Тема «Химические источники тока»

Практическое задание

Тема «Химические источники тока»

Краткие теоретические положения.

Простейшим источником тока является гальванический элемент. В нем энергия химической реакции преобразуется в электрическую работу. При соединении через внешнюю цепь двух полуэлементов на электроде с меньшим значением электродного потенциала происходит процесс окисления– электроны переходят во внешнюю цепь. Этот электрод является анодом.

На электроде с большим электродным потенциалом идет процесс восстановления, т.е. захват электронов из внешней цепи. Этот электрод называют катодом. Между полуэлементами обязательно должен находиться солевой мостик или пористая перегородка, позволяющая диффундировать анионам и снижающая разность потенциалов между двумя растворами. Классическим примером простейшего гальванического элемента является медно-цинковый элемент Даниэля.

Принцип действия любого химического источника тока одинаков, последние отличаются лишь рабочим веществом и, конечно, рабочими характеристиками: выходным напряжением, емкостью, возможностью перезарядки.

Электродвижущая сила гальванического элемента – максимальная разность потенциалов на концах равновесной электрохимической цепи:

где – равновесный электродный потенциал пары, выступающей в качестве окислителя;

– равновесный электродный потенциал пары, выступающей как восстановитель.

Равновесный электродный потенциал рассчитывается по формуле Нернста:

где – стандартный электродный потенциал;

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

T – абсолютная температура;

F – постоянная Фарадея, 96500 Кл/моль;

n – число электронов, участвующих в окислительно-восстановительном процессе;

и – активности окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в электродной реакции.

При подстановке значений постоянных величин R, F, стандартной температуры Т (25⁰C = 298 К) и переходе к десятичным логарифмам:

Для чистых твердых и жидких веществ

В разбавленных растворах активность равна молярной концентрации :

a = (моль/л).

Тогда получаем следующее уравнение:

Для водородного электрода Pt, H₂| H⁺ зависимость электродного потенциала от рН среды:

12 Следующая ⇒