Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный

инженерно-экономический университет»

Факультет экономики и управления

в химической промышленности и природопользовании

Кафедра экономики и менеджмента в химической промышленности

Основы физической химии

Методические указания к лабораторной работе

на тему «Измерение электродвижущей силы и расчет

максимальной электрической работы гальванического

элемента»

для студентов всех форм обучения

Специальность: 080502/5 – Экономика и управление на предприятии

химичеcкой промышленности

Санкт-Петербург

2006

Допущено

редакционно-издательским советом СПбГИЭУ

в качестве методических указаний

Составитель

кандидат химических наук, доцент Черепкова И. А.

Рецензент

кандидат химических наук, доцент Еронько О. Н.

Подготовлено на кафедре

экономики и менеджмента в химической промышленности

Одобрено научно-методическим советом

специальности 080502/5 – Экономика и управление на предприятии химической промышленности

Отпечатано в авторской редакции с оригинал-макета,

представленного составителем

 СПбГИЭУ, 2006

1. Общие сведения

В электрохимических системах окислительно-восстановительные реакции протекают на поверхности электродов. Электрод – это система, состоящая из проводника первого рода (с электронной проводимостью) и проводника второго рода (с ионной проводимостью). Проводники первого рода: металлы, некоторые оксиды металлов, графит, пирографит. Проводники второго рода: растворы и расплавы электролитов, твердые электролиты.

Электродный процесс можно представить следующей схемой:

восстановление

Окисленная форма +  Восстановленная форма

(окислитель) окисление (восстановитель)

Совокупность двух указанных процессов приводит к установлению в системе термодинамического равновесия, при котором катодный (восстановительный) и анодный (окислительный) процессы протекают с одинаковыми скоростями. При этом металл заряжается отрицательно в результате накопления на нем избытка электронов после выхода части катионов в раствор, приобретающий вследствие этого положительный заряд. Таким образом, на границе металл-раствор возникает двойной электрический слой и устанавливается скачок потенциала, зависящий как от природы металла, так и от концентрации (активности) потенциал-определяющих ионов в растворе.

Истинные (абсолютные) значения электродных потенциалов невозможно ни измерить, ни рассчитать, поэтому величины эти определяют по отношению к выбранному стандарту. За стандарт принят стандартный водородный электрод, потенциал которого принят за ноль. В такой условной шкале потенциалы могут быть измерены экспериментально, а также рассчитаны теоретически по уравнению Нернста:

(1)

где:E_ок/вос – потенциал электрода в условной шкале, В;

R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/моль·К;

F – число Фарадея, 96484 Кл/моль;

Т – температура, К;

a_ок и а_вос – активности окисленной и восстановленной форм соответственно;

– стандартный (нормальный) потенциал электрода;

E_ок/вос = при а_ок = а_вос = 1.

Обычно расчеты проводят, используя десятичные логарифмы с подстановкой численных значений констант. При Т = 298 К уравнение (1) принимает вид:

.

(2)