17.3. Гальванічний елемент

Процес взаємодії цинку з сульфатом міді складається з двох процесів, що відбуваються одночасно, – окислення цинку і відновлення іонів міді:

Zn + СuSО4 = ZnSО₄ + Сu

(молекулярне рівняння)

Zn + Сu⁺² = Zn⁺² + Сu

(іонне рівняння)

Ці два процеси можуть відбуватися окремо один від одного у спеціальному приладі, який називається гальванічним елементом.

Гальванічний елемент можна скласти з двох нерозчинних у воді металів (наприклад, цинку та міді), занурених у розчин їхніх солей (сульфату цинку та сульфату міді). Посудини з розчином з'єднують трубкою, заповненою нейтральним електролітом (наприклад, KNO₃). Якщо пластинки з'єднати дротом, від цинку до міді піде електричний струм, тобто почнуть рухатись електрони. Цинк розчиняється, а іони міді відновлюються на пластинці.

У замкненому гальванічному елементі відбувається взаємодія між двома компонентами, які не торкаються один одного – металом і розчином солі іншого металу. Позитивні іони знаходяться в розчині, електрони – на пластинці, утворюючи подвійний електричний шар. Пластинка металу одержує негативний заряд щодо розчину, розчин – позитивний заряд щодо металу. Між металом і розчином його солі виникає різниця потенціалів, яку називають електродним потенціалом металу. Значення електродного потенціалу металу визначають щодо нормального водневого електрода, потенціал якого вважають рівням нулю.

Нормальний водневий електрод – це платинова пластинка, занурена в розчин сірчаної кислоти, молярна концентрація якого 0,5 моль/л, з молярною концентрацією водень-іонів, що дорівнює 1 моль/л. Через цей розчин пропускають газоподібний водень під тиском 101 325 Па.

17.4. Електродний потенціал

Різниця потенціалів між металом, зануреним у розчин його солі з молярною концентрацією солі 1 моль/л, і водневим електродом називається нормальним. або стандартним електродним потенціалом.

Вимірюючи електродні потенціали металів, одержали ряд стандартних електродних потенціалів - електрохімічний ряд напруг, або ряд витіснення металів.

Ряд стандартних електродних потенціалів металів характеризує їхні окислювально-відновні властивості лише у водних розчинах. За допомогою цього ряду можна визначити напрямок окислювально-відяовних реакцій між окремими металами та їхніми іонами.

У гальванічному елементі окисником є електрохімічна система з вищим електродним потенціалом. Метал з нижчим електродним потенціалом розчиняється. Електрони рухаються від металу з меншим електродним потенціалом до металу з більшим.

Електрорушійна сила (ЕРС) гальванічного елемента дорівнює різниці потенціалів його електродів. Чим далі знаходяться метали один від одного у ряду стандартних електродних потенціалів, тим більша електрорушійна сила гальванічного елемента, який з них складається.

Тема 18. Тепловий ефект хімічних реакцій

План:

1. Характеристика термохімічних реакцій.

2. Види термохімічних реакцій.

18.1. Тепловий ефект хімічної реакції

Під час хімічних реакцій одні хімічні зв'язки розриваються, інші утворюються. Утворення хімічних зв'язків супроводжується виділенням певної кількості енергії, розрив – поглинанням. Залежно від співвідношення цих величин у результаті реакції виділяється або поглинається енергія.

Енергія, яка виділяється або поглинається під час хімічних реакцій, називається хімічкою енергією.

Хімічна енергія може перетворюватися на теплову, променеву, механічну або електричну і навпаки.

Кількість енергії, що виділяється або поглинається під час хімічної реакції, називається тепловим ефектом реакції.

Тепловий ефект реакції визначають щодо 1 моля однієї з реагуючих речовин за стандартних умов: температура 25^oС (або 298,І5К) і тиск 101 325 Па. Одиниця вимірювання теплового ефекту – кДж/моль.

Тепловий ефект реакції – це молярна величина. Він обумовлений різницею енергій хімічних зв'язків, які розриваються і утворюються. Тому він може бути додатним (теплота виділяється) або від'ємним (теплота поглинається).