2.2.1. Определение потенциалов отдельных электродов

Исследуется влияние концентрации электролитов и природы электрода на значение электродного потенциала.

Определение потенциала электрода производится по измеренному значению ЭДС гальванического элемента, состоящего из электрода, потенциал которого надо найти () и электрода сравнения, потенциал которого известен (). ЭДС такого гальванического элемента, в зависимости от знака потенциалов электродов, определяется соотношением для случая, когда электрод сравнения с потенциаломявляется положительным:

; (14.67)

для случая, когда электрод сравнения с потенциалом является отрицательным:

. (14.68)

Тогда из уравнений (14.67) и (14.68) можно рассчитать потенциалы :

положительного электрода –

. (14.69)

отрицательного электрода –

; (14.70)

В настоящей лабораторной работе в качестве электрода сравнения используется электрод второго рода – хлорсеребряный, потенциал которого φ_ст. = 0,222 В при Т=298К. По отношению к цинковому и кадмиевому электродам этот электрод сравнения является положительным, а по отношению к медному – отрицательным электродом.

Для экспериментального определения потенциалов приготовленных электродов составляют гальванические элементы с хлорсеребряным электродом:

Ag│AgCl│KCl││CuSO₄│Cu;

m

Zn│ZnSO₄││KCl│AgCl│Ag;

m

Cd│CdSO₄││KCl│AgCl│Ag

m

по схеме, представленной на рис. 14.3.

Гальванические элементы, соответствующие электродам, потенциалы которых необходимо найти, записываются в табл. 14.1 с указанием под записью соответствующей концентрации электролитов.

Рис. 14.3. Схема гальванического элемента при определении потенциалов

электродов с помощью хлорсеребряного электрода:

1 – стеклянный сосуд с раствором электролита и патрубком для соединения с другим электродом; 2 – хлорсеребряный электрод; 3 – электрод, потенциал которого определяется

Затем с помощью цифрового вольтметра измеряется ЭДС гальванического элемента с присоединением электрических выводов прибора к соответствующим по знаку электродам гальванического элемента (ЭДС – всегда положительная величина). Измеренные значения ЭДС заносятся в табл. 14.1, а затем, зная потенциал стандартного электрода, вычисляют потенциалы исследуемых электродов на основе уравнений (14.69) и (14.70):

(14.71)

; (14.72)

(14.73)

Для сопоставления потенциалы этих же электродов рассчитывают по уравнению Нернста (14.25):

(14.74)

где – стандартный электродный потенциал каждого электрода (табл. П. 14.1);

–активность потенциалопределяющих ионов электрода; z=2.

Средняя ионная активность для каждого раствора рассчитывается по уравнению (14.34). Средние ионные коэффициенты активности приведены в зависимости от природы электролитов и их концентрации в табл. П. 14.2

Относительная ошибка измерения рассчитывается по формуле:

. (14.75)