Питання на самостійну підготовку

1. Електродні потенціали. Ряд електрохімічних потенціалів металів.

2. Рівняння Нернста.

3. Гальванічний елемент. Напруга гальванічного елемента.

4. Корозія металів.

Зразок картки контролю знань

1. Які процеси протікають на металічних поверхнях двох контактуючих металів Zn/Fe, занурених:

а) у воду, насичену повітрям;

б) в слабокислий розчин;

в) в слаболужний розчин?

2. Обчисліть електродні потенціали нікелю в розчині його солі при концентраціях йона Ni²⁺ 0.01 і 0.005 моль/л і напругу елемента, складеного з цих двох напівелементів при температурі 298 К.

Література

[1] ст. 34-45, [2] ст. 8-38, 40-61

Лабораторна робота № 2

Водневий показник водних розчинів

Мета роботи:ознайомитись з методикою визначеннярН водних розчинів електролітів.

Прилади і матеріали:

5. Колби конічні на 50 см³– 5 шт.;

6. Піпетка на 10 см³– 1 шт.;

7. Мірна колба на 100 см³– 1 шт.;

8. 0,1 М розчин НСl;

9. рН-метр.

Теоретична частина

Часто на дні нафтопроводів після тривалої експлуатації нагромаджується рідина з кислою реакцією. Її кількість потрібно постійно контролювати, оскільки вона посилює корозію повхні металу. Особливо швидко критичні параметри досягаються при підвищеномі вмісті Н₂S іCO₂ в продуктах перекачки. Тому найдоцільніше проводити регулярні заміри рН рідини, що нагромаджується в технологічних ємностях при транспортуванні газу та нафтопродуктів.

На установках зневоднення та знесолення нафти інколи доводиться вимірювати рНвідділеної від нафти води. Тут величинарНпоказує ступінь знесолення нафти.рН-метр використовується при вивченні питання генезису нафти. Навіть дуже очищена вода володіє деякою електропровідністю. При 25ºС питома електропровідність її складає 6,3∙10^-8Ом^-1·см^-1.

Отже, молекули води дисоціюють за рівнянням :

2Н₂О ↔ Н₃О⁺+ОН^-

В спрощеному вигляді:

Н₂О ↔ Н⁺+ ОН^-

Застосувавши до дисоціації води закон діючих мас, одержуємо константну її дисоціації :

,

де а– активності відповідних йонів, що виражають ефективну концентрацію будь-якого йону і є функцією його концентрації в розчині :

а = f·с,

де с– аналітична концентрація відповідних йонів;

f– коефіцієнт активності.

У розведених розчинах, де с→ 0,f → 1 і, отже,a→с; в концентрованих розчинахf< 1.

Дебаєм і Гюккелем розроблено метод розрахунку f. Для розбавленого розчину бінарного електроліту :

lgf= − 0,51·Z²,

де Z– заряд йону, для якого розраховуєтьсяf;

І– йонна сила розчину, що враховує присутність всіх речовин в розчині, які зазнають дисоціації.

Йонна сила Ірозраховується як півсума концентрації всіх йонів, помножених на квадрат їх заряду:

І= 0,5 ∑С_і·Z_i²

Ступінь дисоціації води дуже малий, тому активність води можна вважати сталою величиною. Запишемо вираз для К_дис. наступним чином:

де К_w– йонний добуток води, який залежить від температури (табл.2.1).

Таблиця 2.1 − Залежність величини

Йонного добутку води від температури

Т, К	Кw
273	1,1·10-16
298	10-14
323	5,5·10-14
373	5,9·10-13

В дистильованій воді

Для спрощення способу вираження концентрації йонів Гідрогену Зеренсен у 1909 році ввів величину, що є від’ємним десятковим логарифмом їх активності. Ця величина позначається рН(пе – аш) і називається водневим показником:

рН= −lg.

Аналогічно для йонів ОН^-

рОН= –lg .

Прологарифмуємо вираз для йонного добутку води

(− lg) + (–lg ) = −lgK_w

За стандартних умов (Т= 298 К)

рН+рОН= 14

Розглянемо розрахунок рНдля розчинів сильних та слабких кислот і основ.

Оскільки ступінь дисоціації сильних електролітів α→1, можемо записати:

а) для сильних кислот:

Н_nАn↔nH⁺+ Аn^n–.

pH = – lg

б) для сильних основ:

Kat(OH)_n ↔ Katⁿ⁺ + n OH^–

pH = – lg

Для слабких кислот та основ . Оскільки ступінь дисоціації тут дуже малий, можна вважати що багатоосновні кислоти (багатокислотні основи) дисоціюють лише по першому ступеню, тобто ведуть себе як одноосновні (однокислотні).

Тоді,з урахуванням вищенаведеного,матимемо:

а) для слабких кислот

,

,

б) для слабких основ

,

,

,

,

,

.