Элетродные потенциалы.

Элетродные потенциалы.

В ходе химической реакции происходит превращение химической энергии в другие виды энергии. Химическая энергия может превращаться в электрическую энергию и обратно. Наука, изучающая подобные процессы – электрохимия.

В узлах кристаллической решётки металла находятся упорядоченно расположенные частицы. Это расположение можно представить в виде кристаллической решётки. Металлы образуют металлические решётки и в её узлах находятся как положительно заряженные ионы металла, так и нейтральные атомы. Валентные электроны свободно перемещаются между узлами кристаллической решётки и их называют электронным газом. Такое строение решётки металла обуславливают некоторые общие свойства металлов: теплопроводность, электропроводность, пластичность.

Процессы, которые протекают в металле:

Представим себе пластину металла, погружённую в раствор:

В основном металл состоит из положительно заряженных ионов (катионов), которые и будут перемещаться в раствор. При этом электроны будут оставаться на поверхности пластины. Образуется двойной электрический слой. Затем между металлом и раствором наступает динамическое равновесие и возникает разность потенциалов. Когда устанавливается равновесие, то потенциал на поверхности пластины – равновесный электродный потенциал (φ). Этот потенциал зависит от следующих факторов: типа металла (активный или неактивный), температуры. Активность или неактивность металлов определяется потенциалом ионизации металла.

Представим себе пластину активного металла, погружённую в раствор, содержащий ионы этого металла:

Образуется двойной электрический слой. Цинк будет переходить с электрода в раствор.

Система, состоящая из пластины металла, погружённой в раствор, называется электродом.

Представим себе пластину неактивного металла, погружённую в раствор, содержащий ионы этого металла:

Пластина приобретает положительный заряд.

Величина заряда пластины зависит от температуры и концентрации ионов металла в растворе. Чтобы определить потенциал электрода используют уравнение Нернста.

- стандартный электродный потенциал (измеряется при: Т=298К и Р=101,3 кПа)

Стандартный электродный потенциал электрода измеряют относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого принимают равным нулю при стандартных условиях. При этом концентрация ионов в растворе должна быть 1 моль/л.

Стандартный водородный электрод:

Значение электродного потенциала (уравнение Нернста):

Система, состоящая из 2-х электродов, называется гальваническим элементом.

ЭДС гальванического элемента: разность электродного потенциала большего по арифметической величине электрода и меньшего.