3. Равновесие на границе раствор-электрод. Электрохимические цепи.
Активные металлы растворяются в воде даже при присутствии там ионов этих металлов. Неактивные металлы будут растворяться в воде, только если в ней не присутствуют ионы этих металлов, если же они присутствуют, но потенциалопределяющим будет процесс адсорбции ионов на поверхности металла.
Таким образом, активные Ме всегда приобретают отрицательный потенциал, а неактивные могут приобретать как отрицательный, так и положительный потенциал. Растворение металлов происходит под действием полярных молекул воды, а растворенные в воде соли лишь препятствуют процессу растворения Ме.
Металл становится заряженным отрицательно, а раствор – положительно. Положительно заряженные ионы из раствора притягиваются у отрицательно заряженной поверхности электрода. На границе «раствор-электрод» возникает двойной электрический слой. Соответственно между металлом и раствором возникает разность потенциалов, которая называется электродным потенциалом. Наряду с реакцией окисления идет реакция восстановления ионов Ме:
При некотором значении электродного потенциала устанавливается равновесие на границе «раствор-электрод»
Равновесие имеет динамический характер. Процессы идут при равновесии с одинаковой скоростью в прямом и обратном направлениях. Установившийся потенциал называют равновесным электродным потенциалом.
*Электрохимической цепью называют совокупность последовательно соединенных проводников с ионной проводимостью (проводники 2-ого рода) и проводников с электронной проводимостью (1-ого рода) Пример электрохимической цепи:
4. Водородный электрод. Электродные реакции. Электродный потенциал.
*Водородный электрод — электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах. Водородный электрод (ВЭ) представляет собой пластинку или проволоку из металла, хорошо поглощающего газообразный водород (обычно используют платину или палладий), насыщенную водородом (при атмосферном давлении) и погруженную в раствор, содержащий ионы водорода
В качестве классического электрода сравнения используется водородный электрод. При стандартных условиях (T=298K, P=101кПа, [H2SO4=1моль/л] потенциал водородного электрода принято считать равным 0. Следовательно, измерив ЭДС элемента, одним из электродов которого является водородный электрод, можно рассчитать стандартный электродный потенциал другого электрода.
На электроде происходит реакция окисления металла, которую можно условно записать
На границе «раствор-электрод» возникает двойной электрический слой. Соответственно между металлом и раствором возникает разность потенциалов, которая называется электродным потенциалом. Наряду с реакцией окисления идет и обратная реакция восстановления.
При некотором значении электродного потенциала устанавливается равновесие на границе «раствор-электрод»
Или в упрощенном виде
Установившийся потенциал называют равновесным электродным потенциалом.
*Электродный потенциал — разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита).
Возникновение электродного потенциала обусловливается переносом заряженных частиц через границу раздела фаз, специфической адсорбцией ионов, а при наличии полярных молекул (в том числе молекул растворителя) — ориентационной адсорбцией их. Величина электродного потенциала в неравновесном состоянии зависит как от природы и состава контактирующих фаз, так и от кинетических закономерностей электродных реакций на границе раздела фаз.
Равновесное значение скачка потенциалов на границе раздела электрод/раствор определяется исключительно особенностями электродной реакции и не зависит от природы электрода и адсорбции на нём поверхностно-активных веществ. Эту абсолютную разность потенциалов между точками, находящимися в двух разных фазах, нельзя измерить экспериментально или рассчитать теоретически.
Измерение потенциалов
Практическое значение имеют относительные электродные потенциалы, обычно называемые просто электродные потенциалы, представляющие собой разность электродных потенциалов рассматриваемого электрода и электрода сравнения — чаще всего нормального водородного электрода, электродный потенциал которого условно принимается равным нулю (для водных систем).