Гальванические элементы

Цель работы: опытным путем исследовать активность металлов и изучить анодный и катодный процессы, протекающие в гальваническом элементе.

Теоретическая часть

Количественной характеристикой активности (способности отдавать электроны) являются значения потенциала ионизации и стандартного электродного потенциала. Электродный потенциал – это скачок потенциала, возникающий на границе металл/раствор электролита.

Стандартный электродный потенциал – это не абсолютное значение потенциала, а значение его относительно потенциала нормального водородного электрода, условно принятого за нуль, если концентрации всех участвующих веществ равны 1 моль/л.

Если расположить металлы в ряд в порядке возрастания их стандартных потенциалов, то получим ряд напряжений металлов (см. табл.8.1).

Таблица 8.1. Стандартные потенциалы металлов. Ряд напряжений

Электрод	Потенциал, В	Электрод	Потенциал, В
Li/Li+	–3,045	Co/Co2+	–0,277
К/К+	–2,924	Ni/Ni2+	–0,250
Са/Са2+	–2,866	Sn/Sn2+	–0,136
Na/Na+	–2,714	Pb/Pb2+	–0,126
Mg/Mg2+	–2,363	Fe/Fe3+	–0,037
Al/Al3+	–1,663	H2/2H+	0
Ti/Ti2+	–1,630	Bi/Bi3+	0,215
Mn/Mn2+	–1,179	Cu/Cu2+	0,337
Zn/Zn2+	–0,763	Ag/Ag+	0,799
Cr/Cr2+	–0,744	Hg/Hg2+	0,850
Fe/Fe2+	–0,440	Pt/Pt2+	1,188
Cd/Cd2+	–0,403	Au/Au3+	1,498

Ряд напряжений выражает следующие закономерности:

1. Металлы, расположенные до магния, вытесняют водород из воды.

2. Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, вытесняют водород из_: растворов кислот (соляной, разбавленной серной и др., кроме азотной).

3. Каждый металл вытесняет расположенные после него металлы из растворов их солей (это условие выполняется для металлов, расположенных после магния).

Если концентрации электролитов не равны 1 моль/л, то электродный потенциал рассчитывается по уравнению Нернста:

,

где Е° ─ стандартный электродный потенциал,

n ─ заряд иона металла;

─ молярная концентрация ионов металла в растворе, моль/л или моль ионов/л.