1. Понятие об электродном потенциале. Равновесный электродный потенциал.

Электродный потенциал (φ) – разность зарядов между раствором и металлической пластиной (потенциал электрода)

если металлическую пластину погрузить в водный раствор соли металла, то происходит взаимодействие полярных молекул воды с поверхностными атомами металла. В результате часть атомов металла в виде ионов перейдет в раствор, раствор зарядится положительно, а на поверхности металлической пластины будут скапливаться свободные электроны. В результате пластина приобретает отрицательный заряд.

(1)

Чем больше атомов металла перейдет в раствор, тем больше φ. Однако часть ионов металла способна подходить к поверхности металлической пластины, принимать там электроны и превращаться в металл, поэтому уравнение (1) обратимо. φ, определенный в условиях равновесия уравнения (1) называется равновесным электродным потенциалом.

Если к металлической пластине подключить проводник и отводить электроны, то равновесие сместится в сторону. Если в раствор добавить ионы металла (например, соль), то равновесие сместится в левую сторону.

2. Гальванический элемент Якоби-Даниэля.

водный раствор полупроницаемая перегородка сульфата меди (*)

,  то при замыкании внешней цепи равновесие в реакции (2) сместится вправо, а в реакции (1) – влево. Следовательно, в Г. Э. будут протекать следующие реакции:

В электрохимии принято считать электрод, на котором происходит процесс окисления анодом (А(-)), а электрод, на котором происходит восстановление – катодом (К (+)). Электрод с меньшим значением φ – анод. В любом Г. Э. протекают 4 процесса: 1) окисление на аноде 2) восстановление на катоде 3) движение электронов во внешней цепи от анода к катоду 4) движение ионов через полупроницаемую перегородку

3. Газовые электроды: водородный, кислородный

Водородный электрод (стандартный). Сосуд, в который впаян платиновый электрод, покрытый черненой платиной, погружен в раствор 2х молярной серной кислоты с C_H+=1 М. В нижнюю часть сосуда подается поток чистого водорода при давлении 1 атм. Часть водорода абсорбируется на платиновой пластине. Абсорбированный водород переходит в раствор в виде ионов H⁺, а на платиновой пластине остается избыток е, раствор заряжается положительно, а платиновая пластина - отрицательно. Возникает электродный потенциал, величину которого принимают равным 0.

Кислородный электрод устроен аналогично водородному, но вместо H₂SO₄ используется KOH (C_OH=1 М) и вместо потока водорода подается поток кислорода (p_O2=1 атм).

4. Эдс гальванического элемента. Связь эдс с энергией Гиббса

ЭДС гальванического элемента (Е) – максимальная разность потенциалов, которая может возникнуть в нём.

1 закон Фарадея: масса вещества, выделившегося на электроде прямо пропорциональна количеству прошедшего электричества. 12 – экв - F Для электрохимии превращения 12 – экв вещества требуется затратить 1 Фарадей электричества. 1 моль – nF (n – количество грамм-эквивалентов вещества в 1 моле) Максимальная электрическая работа равна произведению разности потенциалов на количество прошедшего электричества.

Максимальная полезная работа в изобарном процессе равна изменению энергии Гиббса

Потенциал зависит от концентрации ионов в растворе

Уравнение Тенгофа:

aA+bB <=> mM+nN,   a, b, m, n – стехиометрические коэффициенты уравнений реакций.

(7) - стандартная ЭДС гальванического эелемента. (7) подставим в (6)