Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электрохимия 2008.doc
Скачиваний:
20
Добавлен:
03.11.2018
Размер:
3.7 Mб
Скачать

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:

HgHg2Cl2КСl .

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.

Рассмотрим 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.

Если 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:

=.

Отсюда 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: