Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов В.В. -> "Химия" -> 92

Химия - Фролов В.В.

Фролов В.В. Химия: Учеб. пособие — М.: Высш. шк., 1986. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): chem_up_dlya_msv.pdf
Предыдущая << 1 .. 86 87 88 89 90 91 < 92 > 93 94 95 96 97 98 .. 211 >> Следующая

Стандартный потенциал растворения является объективной мерой химической активности данного металла.

откуда ?н = 0.
Рис. 123. Установка для определения потенциала растворения
233
Расположение металлов в ряду напряжений совпадает с рядом металлов, который получил еще Н.Н.Бекетов (1865) на основании опытов по взаимному вытеснению металлов.
Для металлов, растворяющихся в электролите, представляющем собой расплав соли или жидкий раствор расплавленных солей, берут другой электрод сравнения для определения стандартных потенциалов, а именно, натриевый электрод или оловянно-натри-евый, который способен работать при высоких температурах. Характерно, что несмотря на различные потенциалы растворения в водных растворах или В расплавленных галидах, распределение металлов в ряду напряжений сохраняется. Некоторые данные по потенциалам растворения в водных электролитах и в расплаве хлоридов приведены в табл. 9.2.
Таблица 9.2. Стандартные электродные потенциалы 8° некоторых металлов в- растворах и расплавах хлоридов*
Металл Электродный процесс (Г", в


в растворе [а ¦= 1) в расплаве хлоридов
и 11—е-*- и+ -3,02 -0,28
к К - е ->- К+ -2,92 -0,15
Ва Ва — 2е Ва2+ -2,92 -0,10
Са Са — 2е Са2+ -2,84 -0,03
Ыа 1Ча —- е ->- Ыа+ -2,713 0,00
М? — 2е Мд2+ -2,38 + 0,66
А1 А1 — Зе -»- А13+ — 1,66 • .+ 1,36
Мп Мп —2е-+-Мп2+ - 1,05 + 1,33
1п 1п — 2е -*¦ 2г\2+ - 0,763 + 1,62
Ре ре _ 2е -н- Ре2+ -0,44 —
н Н — е -.- Н+ 0,00
Си Си — 2е Си2+ + 0,34 + 2,28
Си Си — е ->• Си+ + 0,522 —
* Более полный ряд напряжений для водных растворов см. в справочной литературе.
Обычно для создания гальванического элемента берут два разных металла, расположенных далеко друг от друга в ряду напряжений (табл. 9.2), чтобы получить возможно большую ЭДС. Однако при конструировании реальных химических источников тока металлы очень высокой химической активности (П, К, N3, Са) использовать нельзя, так как они будут реагировать с водой и другими компонентами окружающей среды и расходоваться непроизводительно.
Работа гальванического элемента заключается в том, что более активный металл, растворяясь, переходит в ионное состояние, отдавая свои электроны менее активному металлу, который в ре-
234
зультате этого будет переходить из состояния иона в остов атома и будет наращивать кристаллическую решетку электрода. Схема работы медно-цинкового элемента (элемент Даниэля-Якоби) представлена на рис. 124. Уравнение реакции можно записать в виде полного уравнения:
СиБ04 + 2п-^гп504 + Си ИЛИ в виде электронной схемы:
Сіг+ + 2е->Си"; 2п° — 2е-+2гіі+

Рис. 124. Схема работы гальванического элемента
Ионы цинка с поверхности цинковой пластинки уходят в раствор, притягивая к себе анионы SOI", а электроны с цинкового электрода переходят на ионы меди (Си2+ + 2е Си0), которые и осаждаются на медном электроде. Поэтому работа гальванического элемента возможна при замыкании не только металлической, но и электролитной цепи для перемещения ионов (рис. 125).
Работа любого гальванического элемента будет определяться разностью потенциалов (ЭДС) и величиной прошедшего электрического заряда. Определим работу медно-цинкового элемента, полагая, что в раствор перешел 1 моль цинка . или выделился на медном электроде 1 моль меди, что эквивалентно. Считаем, что активности растворов электролитов, равны единице и что элемент работает обратимо (1=0).
Определяем ЭДС, подставляя значения стандартных электродных потенциалов из табл. 9.2:
ЭДС = ё% « +0,34-(-0,763)= 1,103В.
Если бы. активности в растворах не были равны единице, ТО пришлось р„с, 125. Гальванический элемент бы использовать уравнение (9.9): Даниэля (медно-цииковый)

235
8 = 8°
+
31
пр
+
\пса,
где а — активность ионов в растворе; с — общая концентрация; а -— кажущаяся степень диссоциации.
В общем виде ЭДС гальванического элемента
Определим величину перенесенного заряда 1 моль растворяющегося или выделяющегося металла
Как это было показано ранее (с. 227), работа обратимого гальванического элемента соответствует изменению энергии Гиббса для данной окислительно-восстановительной реакции.
9.4. ОКИСЛИТЕЛЬ НО-ВОССТАНОВИ ТЕЛЬНЫЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Мы рассмотрели частный случай возникновения разности потенциалов за счет окислительно-восстановительного процесса вытеснения одного металла другим, но вообще любая реакция, идущая с изменением степеней окисления, может служить источником электрической энергии. Чтобы получить электрический ток, т. е. заставить электроны двигаться по проводнику, нужно упорядочить хаотический обмен связями и электронами. Обычно для этой цели используют инертные электроды, не посылающие свои электроны в раствор, а именно Р1, С графит. Так это и было сделано в нормальном водородном электроде (см. рис. 122): поверхность губчатой платины насыщали водородом, который, частично диссоциируясь на атомы, давал скачок потенциала с раствором ионов Н+(Н30+).
Если в такой же электрод подавать вместо водорода хлор, то то же самое будет происходить с хлором и он будет давать скачок потенциала с ионами С1~, находящимися в растворе:
Предыдущая << 1 .. 86 87 88 89 90 91 < 92 > 93 94 95 96 97 98 .. 211 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed