60. Строение двойного электронного слоя. Уравнение Нернста

Уравнение Нернста: OX+ne^-=Red,

Ox-окисленная форма, Red-восстановленная.

потенциал: φ_ox/red= φ⁰_ox/red –(RT/nF)ln(Cox/Cred),

R-газ.пост.=8, 31, F-пост.Фарадея, n-число ℮, переданных окислителем. Или:

φ_ox/red= φ⁰_ox/red –(0,058/n)lg(Cox/Cred),

ДЭС – тонкий поверхностный слой из пространственно разделённых зарядов разных знаков. Ионный ДЭС возникает вследствие избирательной адсорбции ионов, достраивающих кристаллическую решётку твёрдой фазы. Если E_гидр>Е_реш, топроисходит гилратация, если нет, то адсорбция. Плотная часть ДЭС состоит из потенциалопределяющих ионов и части противоионов, диффузная – из остальных противоионов. ψ – скачок потенциала в плотном слое (потенциал Гельмгольца), ζ – скачок потенциала в диффузном слое (потенциал Гуи).

61.Гальванический элемент Даниэля-Якоби

Если гальванический элемент состоит из двух обратимых электродов, то его называют обратимым - элемент Даниэля-Якоби.

А: Zn⁰-2e^-→Zn²⁺

K: Cu²⁺ +2e^-→Cu

Суммарная реакция: Zn+CuSO₄→Cu+ZnSO₄.

При наличии жидкостного соединения между растворами двух электродов гальванический элемент связывают с переносом. Растворы соприкасаются друг с другом через пористую полупроницаемую перегородку.

По признаку гальванические элементы делят на химические и концентрационные. Концентрационные состоят из двух одинаковых по своей природе электродов (с одинаковой электродной р-ией), отличающихся лишь активностью одного или нескольких участников электродного процесса. Электрическая энергия в них образуется за счет выравнивания хим. потенциалов веществ в растворах. Тогда концентрационные элементы делятся на а) одинаковые по природе электроды, но разные активности. б) электроды с одним электролитом и двумя одинаковыми по природе электродами, отличающимися по качественному составу.

Химические гальванические элементы состоят из двух электродов, отличающихся друг от друга по хим. св-ам, => по потенциалопределяющим процессам. а) из двух электродов, один из к-ых обратим относительно катионов электролита (электрод первого рода), другой - обратим относительно анионов электролита (электрод второго рода). б) из двух электродов, на к-ых протекают процессы с участием только анионов электролита.

Если электроды в гальваническом элементе соединены металлическим проводником, отличающимся от материалов обоих электродов, то такой элемент называют правильно разомкнутым.

По принципу действия все виды гальванических элементов относятся к хим. источникам тока одноразового действия непрерывного или с перерывами.

62.Эдс и ∆g гальванического элемента

Эдс – максимальная разность потенциалов электродов, кот.м.быть получена при работе гальв-го эл-та:

E = φ_k – φ_a. Е Всегда>0! и поэтому φ_k > φ_a

Важной характеристикой элемента служит удельная энергия, т. е. энергия, отнесенная к единице массы или объема элемента. Так как при увеличении тока напряжение элемента падает, то энергия и удельная энергия элемента также падают. Более высо­кую удельную энергию можно получить в элементах с большим значением ЭДС, малой поляризацией, малыми значениями элек­трохимических эквивалентов и высокими степенями превращения реагентов.

∆G=-nFE, F-пост.Фарадея=96500 Кл, n-число эл-в, принимающих участие в ОВР.

63. Аккумуляторы (кислотные, щелочные,) Аккумуляторы- обратимые химические системы,где при зарядке,электрическая энергия превращается в химическую,а при разрядке химическая в электрическую

На катоде всегда реакции восстановления,на аноде –окисления.Аккумулятор характеризуют величинами: напряжение,ёбкость,мощность,энергией,удельным значения КПД.

Щелочные аккумуляторы.(никель-кадмиевые, Никель –железные).

Положительный электрод содержить гидроксид никеля,отрицательный –кадмий или железо соответсвно.Ионный проводник в них р-р.КОН

Суммарные реакции в общем виде:

2NiOOH+Cd+2H₂0=2Ni(OH)₂ +Cd(OH)₂

2NiOOH+Fe+2H₂0=2Ni(OH)₂ +Fe(OH)₂

На “+” протекают реакции :

Fe-2e +2 OH- <->Fe(OH)₂

Ha “–“ протекают реакции:

2Ni(OH)₂ = Fe(OH)₂ +2OH^-

C(гр) +О_{2 (г})=СО₂(_г)

Н_2(г) +1/2О₂(_г)=2Н₂О

Кислотные(свинцовые) аккумуляторы.В качестве электролита раствор серной кислоты.Электроды –свинцовые решетки,между ними кислота,которая с ними взамодействует.

Общие реакции:

2PbSO₄ + 2H₂O = Pb +PbO₂ + 4H++ 2 SO₄-

Напряжение растёт при заряде,достигает значения для электролиЗа воды ,и тогда начинается выделение водорода и кислорода:

2H⁺+2e=H₂;

H₂0-2e=1/2O₂+2H

64.Топливные элементы. Топливные элементы – окислитель и восстановитель хранятся вне элемента и в процессе работы подаются к электродам,котороые не расходуются.Топливо-восстановитель.Его химическая энергия превращается в электрическую.

ТЭ с кислородно –водородной системой и шелочным электролитом

Общая схема Н₂,M |KOH|M,O₂

AHOД:

Н₂ + 2ОН – 2е =2Н₂О

Катод:

1/2О₂ + Н₂О +2е=2 ОН-

Токообразующая реакция : Н₂ +1/2О₂=Н₂0

Характеристика ТЭ ЭДС,Напряжение,Мощность,КПД. ЭДС в среднем 1-1.5В