- •Часть I. Электрохимия
- •Литература
- •1. Теоретическая часть
- •Работа № 3 потенциометрический метод определения активности ионов в растворе
- •1. Теоретическая часть
- •Если обозначить стандартный потенциал хлорсеребряного электрода, окончательно выражение для потенциала хлорсеребряного электрода принимает вид:
- •Потенциалом стеклянного электрода называется сумма всех трех скачков потенциала:
- •Окислительно-восстановительных электродов
- •1. Теоретическая часть
- •Поскольку потенциал хингидронного электрода (см. Ранее) определяется уравнением Нернста:
- •Отсюда следует, что для определения стандартного потенциала хингидронного электрода необходимо измерить значение эдс гальванического элемента при рН равном нулю:
- •Буферная система: о.1 н раствор лимонной кислоты (с6н8о7) и 0.2 н раствор Nа2нро4
Если обозначить стандартный потенциал хлорсеребряного электрода, окончательно выражение для потенциала хлорсеребряного электрода принимает вид:
![]()
С ростом активности ионов хлора потенциал хлорсеребряного электрода становится все более отрицательным. Это происходит потому, что с ростом активности ионов хлора активность ионов серебра в насыщенном растворе AgCl уменьшается, вследствие чего уменьшается и потенциал электрода.
Каломелевый электрод второго рода является аналогом хлорсеребряного. Металлом в этом электроде является ртуть, труднорастворимой солью каломель (Hg2Cl2), хорошо растворимой хлористый калий. Условная запись электрода выглядит следующим образом:
HgHg2Cl2КСl .
Электрохимическим равновесием, устанавливающимся на поверхности раздела ртуть – водный раствор и определяющим потенциал электрода, является обратимое восстановление ионов ртути:
![]()
Поскольку
активности ионов ртути и ионов хлора
связаны произведением растворимости
каломели (
),
потенциал каломелевого электрода, как
и хлорсеребряного (см. выше), определяется
активностью анионов хлора в растворе:

![]()
1.3. Ионообменные электроды. Характерной особенностью таких электродов является наличие в них поверхности раздела между ионитом и раствором электролита. Ионитом называется материал, на поверхности которого находятся ионы, способные легко замещаться ионами того же знака, находящимися в растворе. В зависимости от заряда ионов, находящихся на поверхности ионита, различают аниониты (на поверхности находятся анионы) и катиониты (катионы). Возникновение скачка потенциала между поверхностью ионита и раствором обусловлено не электрохимической реакцией, а процессом обратимого перехода ионов с поверхности ионита в раствор.
Р
ассмотрим
процессы, протекающие на поверхности
электродного стекла, являющегося смесью
полисиликатов щелочных металлов, в
основном натрия (Na2SiO3)n.
Если такое стекло погрузить в воду или
водный раствор какого либо электролита,
часть ионов натрия, находящихся на
поверхности стекла легко переходит в
раствор, а на их место приходят любые
другие катионы, находящиеся в растворе.
Таким образом, стекло является типичным
катионитом. Если обработать стекло
раствором кислоты, то установится
равновесие, которое может быть
представлено как замещение части
поверхностных ионов натрия ионами
водорода.
Е
сли
пластинку, поверхность которой обогащена
ионами водорода, опустить в более
разбавленный раствор кислоты, часть
ионов водорода с поверхности пластинки
перейдет в раствор, зарядив его
положительно. Поверхность пластинки
при этом зарядится отрицательно.
Возникнет скачок потенциала, величина
которого будет зависеть от соотношения
химических потенциалов ионов водорода
на поверхности стекла и в растворе. Так,
переход 1 г-экв. катионов водорода из
раствора на поверхность стекла
сопровождается изменением
изобарно-изотермического потенциала:
![]()
![]()
За
счет этого изменения совершается работа
перемещения F
= 96485
Кл. электричества
через поверхность раздела фаз. Поскольку
для одного кулона электричества эта
работа равна скачку потенциала
,
общая работа перемещения F
кулонов электричества равна произведению
F
.
Следовательно:
F
=
![]()
.
Поскольку
,
то
F
=
.
Отсюда, скачок потенциала на разделе фаз стекло раствор будет составлять:
=

.
Константа равновесия процесса замещения ионов натрия на поверхности стекла ионами водорода из водного раствора определяется выражением:
,
из которого следует

Если прибавить к обеим частям этого равенства по единице и привести к общему знаменателю, то:
откуда

Поскольку
сумма активностей ионов натрия и ионов
водорода на поверхности стекла является
некоторой постоянной величиной, зависящей
от свойств стекла (
),
то подставив отношение активностей
ионов водорода в растворе и на поверхности
стекла в выражение для скачка потенциала
можно получить:
=
.
О
тсюда
следует, что скачок потенциала на
поверхности раздела стекло – раствор
зависит как от активности ионов водорода,
так и ионов натрия в растворе. Это
свойство стекла используется в
ионообменном стеклянном электроде,
который представляет собой стеклянную
пробирку, внутри которой находится
вспомогательный электрод второго рода,
чаще всего хлорсеребряный, а на конце
пузырек из электродного стекла (см.
рисунок). Электрическая схема стеклянного
электрода может быть записана следующим
образом:

