Електродні потенціали та механізм їх виникнення
Розчини електролітів. Електропровідність розчинів. Електроліти в організмі людини. Електроліти –це речовини, розчини яких проводять електричний струм. Неелектроліти –це речовини, розчини яких не проводять електричний струм.
І роду ІІ роду електропровідність зумовлена рухом електропровідність зумовлена рухом електронів (в металах) заряджених частинок катіонів та аніонів, що утворюються при дисоціації речовин ( розчини кислот, лугів, солей) Клітина– це розчин, в якому є катіони та аніони, тому має електропровідність. Міжклітинна речовина – це теж розчин, в якому є катіони та аніони, тому теж має електропровідність.
Рух іонів: Ø в розчині електролітів катіони та аніони рухаються хаотично; Ø при пропусканні електричного струму катіони (позитивно заряджені частинки) рухаються до катода, а аніони (негативно заряджені частинки) – до анода. NaCl Na+ Cl– K AК – негативно заряджений
А – позитивно заряджений електрод (анод)
катіони аніони Швидкість руху іона –це швидкість його руху в напрямку одного з електродів, виражена в м/с. Абсолютна швидкість руху іона –це відстань в метрах, яку проходить іон за 1с при градієнті потенціалу 1 в/м.
e – елементарний електричний заряд якщо ∆U= 1; t = 1с z – заряд іона ∆U – різниця потенціалів R – фактор опору середовища
Абсолютна швидкість руху іона залежить від: – природи іона; – різниці потенціалів.
ℓ 1 ρ – питомий опір [Ом ∙ м] R = ρ , тому G = κ – питома електропровідність S R ℓ – довжина провідника
Питома електропровідність розчину (κ = 1/ ρ ) – це провідність розчину об’ємом 1 м3 , якщо відстань між електродами 1 м. Питома електропровідність залежить від: – природи електроліту (різна швидкість руху іонів); – природи розчинника; – температури (↑ t, в’язкість ↓, швидкість руху іонів ↑, κ ↑) – концентрації іонів. Краще користуватися поняттям молярна електропровідність, яка враховує концентрацію розчину.
Молярна електропровідність (λv) –це електропровідність об’єму розчину, який містить 1 кмоль розчиненої речовини між електродами, що знаходяться на відстані 1 м один від одного.
V – об’єм розчину
Концентрація речовини (С) пов’язана з об’ємом розчину: V = 1/С. Ця величина називається розведенням.
См∙м2 кмоль Гранична електропровідність (λ∞) – це електропровідність безкінечно розбавленого розчину. В такому розчині відсутні сили електростатичної взаємодії між іонами і речовина повністю дисоціює.
Значення електропровідності: · можна визначати рН шлункового соку в лабораторії; · можна визначати вміст солей в сечі в нормі та при захворюваннях нирок, вимірюючи питому електропровідність; · визначати розчинність лікарських речовин; · використання електролізу.
Електродні потенціали та механізм їх виникнення Електрохімічна система –це система, яка виробляє електричну енергію за рахунок хімічних реакцій і називається хімічним джерелом струму.
Електрохімічна система складається з трьох компонентів: · електроліт – провідник другого роду з іонною провідністю (водні та неводні розчини речовин, розплави, гази); · електроди – металічні провідники, що забезпечують контакт з електролітом; · зовнішній ланцюг – провідник першого роду з електричною провідністю, який забезпечує проходження струму між електродами.
Механізм виникнення електродного потенціалу: 1.Катіони Ме n+ з поверхні переходять у воду. - - - - - Ме - - - - 2.На поверхні метала залишається електрони (поверхня + – – +заряджена – ). + – – + 3.На межі метал – рідина утворюється подвійний + – – +електричний шар: Ме – ne– → Ме n+ + – – + платівка катіони в розчині Н2О 1.Так як Ме активний (або концентрація солі менша), - - - - - Zn - - - -катіони Ме n+ з поверхні платівки переходять у + – – +розчин. + – – + 2.Поверхня Ме заряджається – , а розчин + . + – – + 3.На межі метал – розчин утворюється подвійний + – – +електричний шар. А –метал активний розчин ZnSO4 Б –С розчину ↓ 1.Так як Ме неактивний (або концентрація солі велика), - - - - - Cu - - - -то частина катіонів Ме n+ переходять на електрод. – + + – 2.Поверхня Ме заряджається + , а розчин – . – + + – 3.На межі метал – розчин утворюється подвійний – + + –електричний шар. – + + – А –метал неактивний розчин CuSO4 Б –С розчину ↑ Електродний потенціал(Е), В–це різниця потенціалів між металом та рідкою фазою. Електродний потенціал залежить від: – природи Ме; – концентрації Ме n+ в рідині; – температури; – рН середовища.
Рівняння Нернста: E0 – стандартний електродний потенціал Е – електродний потенціал Ме R – універсальна газова стала 8,314 Дж/моль К Т – температура (К) F – стала Фарадея 96500 Кл [Ox] = C Ме n+ [Red] = const
Стандартний електродний потенціал –це потенціали електродів за стандартних умов (C Ме n+ = 1 моль/л; Р = 101,325 кПа; Т = 298°К). Абсолютне значення потенціалу окремого електрода визначити неможливо. Тому його вимірюють по відношенню до потенціалу водневого електроду.
Водневий електрод:Pt–платівка, на яку струменем подають Н2 при Р = 101,325 кПа Електрод занурений у розчин Н2SO4 (C Н + = 1 моль/л). H2 Е0 2Н+/Н2 = 0. Якщо C Н + ≠ 1 моль/л, то рівняння Нернста має
або
2H+ + SO42– 2H+ + 2e– = H2
Поняття про гальванічний елемент та ЕРС: електролітний місток ----------- ---------- Визначення стандартного електродного потенціалу по відношенню до Н2 Zn водневий електрод Zn2+ 2 H + С = 1 моль/л С = 1 моль/л е–
Пристрій, в якому хімічна енергія окисно-відновної реакції перетворюється в електричну, називається гальванічним елементом. Cu2+ Zn2+ Знак електрода визначається знаком його на поверхні метала.
Zn2+ SO42– Cu2+ SO42–
Анод Катод (окислення) (відновлення)
Мідно – цинковий гальванічний елемент:
(–) Zn0 | Zn2+ || Cu2+ | Cu0 (+)
Електрорушійна сила (ЕРС) –різниця електродних потенціалів катоду та аноду:
ЕРС = Ек – Еа Ек , Еа – електродні потенціали катоду та аноду
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|