a sejt
Home | Rólunk | visszacsatolás
Spontán kiterjesztése redox folyamat bizonyos körülmények között lehet létrehozni az elektromos energiát. Folyamatai átalakítása kémiai energiát elektromos energiává lehet használni, hogy a kémiai tápforrások (CCS), a legegyszerűbb az, amely egy galvánelem.
A sejt áll merített elektródák egy elektrolitot, amely lezárja az elektrolitikus kulcsot.
A fém elektróda - egy fém elmerül a saját sós, nem közömbös, és részt vesz az elektród reakció. Chematichno Ez az elektróda van rögzítve formájában Me | Me n +. ahol a függőleges vonal jelzi a határt a fém és az oldatot. Nernst-egyenlet fém elektródok a formája
ahol - a fémionok koncentrációját az oldatban mol / l.
Az oxidációs-redukciós (redox) elektród - egy inert fém (áramellátást), merített tartalmazó elektrolit mind redukált és oxidált formái potenciális-részecskék. Mivel az inert fém gyakran használják platina Pt. Vázlatosan ilyen elektród felírható Pt # 9474; Me n +. Me m +. A felszínen egy inert fém folyik redox reakcióban. Például, a redox elektróda Pt # 9474; Sn4 +. Sn 2+ ilyen reakciók lehetnek: Sn 2+ - 2 # 275; → Sn 4+; Sn4 + + 2 # 275; → Sn 2+
Nernst-egyenlet egy redox-rendszerek közé tartoznak a kationok, és a koncentráció az űrlap
ahol [oxidált] [RESET] - koncentrációja oxidált és redukált formájának a potenciális-részecskék a fele reakcióban.
Gáz elektródák valamilyen inert fém, ami egyidejűleg érintkeznek a gázt és oldatot tartalmazó ionokat a gáz. Képviselői gáz elektródák hidrogén, oxigén, klór és a másik elektróda.
A hidrogén-elektród tartalmaz egy platina lemez réteggel bevont finom platina ( „platina fekete”), és elmerül a savas oldatban tartalmazó hidrogén-ionokat. Oldatot folyamatosan vezetjük át áramló hidrogén, hidrogén adszorbeálódik az platina felületen, és az elektród / oldat egyensúly jön létre:
Amikor a hidrogén nyomása 101,3 kPa (1 atm), aktivitás (koncentráció) hidrogén ionok 1 mol / l, és T = 298 K-hidrogén elektród az úgynevezett standard hidrogén elektród. A potenciális ezt elektróda vesszük nulla.
Nernst-egyenlet a hidrogén elektróda formájában
ahol - a standardpotenciál,
- A hidrogénion-koncentráció az oldatban mol / l
-a hidrogén parciális nyomása az oldat felett atm. 1 atm.
Tekintsük a működését az elektrokémiai cella példa Daniel Jacobi elem. Két hajók 1 mólos CuSO4 és ZnSO 4. amelyben meríteni rendre a réz és cink lemezek, csatlakoztatott vezető. Az edények vannak összekötve cső úgynevezett só-hidat elektrolittal töltött oldatot (például, KCl). Elektrolitikus sóhíd a kulcs.
Az elektróda egy kisebb kapacitású érték negatív töltésű, akkor az anód. Az elektróda egy nagy kapacitású érték pozitív töltésű, ez egy katód. Abban az anód, a folyamat oxidációs
(Recoil elektron) a katód - a helyreállítási folyamat (elektron mellékletet).
Galvánelemek általában írásos formában diagramok. Anód a (-) jel kerül rögzítésre, a bal oldalon, a katód, a jel (+) van rögzítve a jobb oldalon. Például, réz-cink galván Daniel Jacobi elem áramkör az alábbi képlettel ábrázolható:
A függőleges vonal a diagram azt mutatja, egy határ között a fém és az elektrolit oldat, két vonal - a határ között az oldatokat (só-hidat).
Amikor zártláncú egy külső körön keresztül az elektronok megy az anód és a katód - cink-réz. Ebben az esetben az elektródok következő reakciók:
(-) Anód: Zn - 2 # 275; → Zn 2+ oxidációs reakció
(+) Cathode: Cu 2+ + 2 # 275; → Cu redukciós reakciót
Összegezve a folyamatokat a katód és az anód, megkapjuk az egyenlet egy redox reakció, ami miatt a sejtben elektromos áram:
Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu
Ez az egyenlet az úgynevezett jelenlegi termelő reakciókat.
EMF a sejt számítottuk különbségeként katód és az anód potenciál E = Ec - Ea.
Ha a koncentráció ionok az oldatban 1 mol / l, az elektromotoros erőt nevezzük szabvány. Szabványos EMF réz-cink elem -
7. példa kiszámítása EMF ólom-cink elektrokémiai cella T = 298 K, ahol a [Zn 2+] = 0,1mol / l, és [Pb 2+] = 0,01mol / L. Adjon pólus jelek, írja az egyenlet elektróda folyamatok, hogy egy diagram a sejt. Határozza meg a mozgási irányának elektronok során áramkör zárása.
Megoldás: A elektromotoros ereje cella különbségként számítjuk
egyensúlyi potenciálja katód és anód: E = Ec - Ea.
Mivel a potenciális meghatározó ionok koncentráció eltér 1 mol / l, számítva a Nernst-egyenlet (ekv 4.) értékei elektród potenciálját cink és ólom:
Az elektróda egy kisebb kapacitású érték az anód (cink elektróda). Ez történik az oxidációs reakció:
(-) A: Zn - 2 # 275; → Zn 2+
Az elektróda egy nagy potenciális értékét a katód (ólom elektróda), akkor folytatódik a redukciós reakciót:
(+) K: Pb 2+ + 2 # 275; → Pb
Egyenletben aktuális-képző reakció: Zn + Pb 2+ → Zn 2+ + Pb.
A rendszer az elektrokémiai cella: (-) Zn # 9474; Zn 2+ (0,1M) # 9553; Pb 2+ (0,01M) # 9474; Pb (+).
Arra számítunk, hogy az EMF a sejt:
Amikor zárt áramkör a külső áramkörben az elektronok megy a negatív elektród a pozitív töltésű elektród, azaz - az ólom cink.
8. példa Ahhoz, hogy a sejt
Pt # 9474; Cr 3+ (0,1 mol / l), Cr 2+ (0,01 mol / l) # 9553, H + (pH = 2) # 9474; H2. Pt
számítani EMF, írja az egyenlet elektróda folyamatok, egyenlővé jelenlegi termelő reakciók jelzik pólusok jeleket. Határozza meg a mozgási iránya az elektronok a külső áramkörben.
Határozat. az elektrokémiai cella áll oxidációs
csökkentése és hidrogén elektródák.
Lehetséges redox elektród elő a Nernst-egyenlet:
A szabványos potenciális párok Cr 3+ / Cr 2+. Behelyettesítve ezeket a feladatokat feltételek kiszámításához redox potenciál az elektróda:
A második elektród az elektrokémiai cella egy hidrogénatom elektród. Potenciális szerint a Nernst-egyenlet:
Határozza meg a katód és az anód. Mivel a redox elektróda alacsonyabb potenciális, a sejtben úgy fog működni, mint az anód (negatív pólus), és egy hidrogén-elektród - a katód (pozitív pólus). Zárásakor az áramkör az első elektród fog folyni anódos oxidációs folyamat, a második - a katód helyreállítási folyamat:
(-) A Cr 2+ - # 275; 2 → Cr 3+
A teljes áram-képző reakciót által leírt egyenlettel
2 Cr 2+ + 2 H + → 2 Cr3 + + H2
Az elektronok zárásával a külső áramkör fog elmozdulni a negatív pólus a pozitív króm redox elektród hidrogén.
EMF az elem
9. példa amely feldolgozza alakulhat ki az elektródákat a koncentráció elektrokémiai cella egy cink-elektród, ha az egyik az elektródák a cinkionok koncentrációja Zn 2+ egyenlő 1 mol / l, és a többi -
0,0001 mol / l? Mi az EMF ez az elem? Írja áramkörét ET.
Megoldás: Koncentráció elektrokémiai cella áll azonos merített elektródák megoldások különböző koncentrációjú sóik. Mi határozza meg a lehetőségeket a két elektróda. Mivel a cinkionok koncentrációja
Az első elektród egyenlő 1 mol / l, a potenciál egyenlő az standardpotenciál cink :.
A lehetséges a második elektród lehet kiszámítani a Nernst-egyenlet:
Az első elektróda katód, ez után történik az áramköri redukciós reakciót (+) K: Zn 2+ + 2 # 275; → Zn
Egy második elektród, amelynek kisebb a kapacitás anód rajta oxidációs reakció lép fel: (-) A: Zn - 2 # 275; → Zn 2+
Aktuális-képző reakció a cellában fog kinézni:
Zn + Zn 2+ → Zn + Zn 2+
Arra számítunk, EMF elem: E = Ec - Ea = - 0,763 - (- 0,881) = 0,122 V.
Ez elektrokémiai cella képes megjeleníteni rendszer:
(-) Zn # 9474; Zn 2+ (0,0001 mol / l): # 9553; Zn 2+ (1 mol / l): # 9474; Zn (+)
4. Írja a katód és az anód folyamatok, az egyenlet kiszámításához a jelenlegi-képző reakció és az EMF a sejt. Határozza meg a az elektródák polaritását.
1. Fe | Fe +2 (1 mol / l) || Ag + (0,1mol / l) | Ag
2. Cr | Cr +3 (2 mol / l) || Cd +2 (1 mol / l) | Cd
3. Legyen | Legyen +2 (0,1mol / l) || Ni + 2 (0,01mol / L) | Ni
4. M | Mn +2 (0,1 mol / l) || Sn +2 (0,01 mol / l) | Sn
5. Al | Al +3 (2 mol / l) || Cd +2 (0,1 mol / l) | Cd
6. Ni | Ni + 2 (0,1 mol / l) || Cu2 + (0,01 mol / l) | Cu
7. Mg | Mg + 2 (1 mol / l) || Zn + 2 (0,01 mol / l) | Zn
8. Cd | Cd +2 (0,1 mol / l) || Pb + 2 (0,01 mol / l) | Pb
9. Fe | Fe +2 (0,01 mol / l) || Fe +2 (1 mol / l) | Fe
10. Co | Co +2 (0,5 mol / l) || Ni + 2 (0,5 mol / l) | Ni
11. Zn | Zn + 2 (1 mol / l) || Cu2 + (0,01 mol / l) | Cu
13. Al | Al +3 (1 mol / l) || Al +3 (2 mol / l) | Al
14. Mn | Mn +2 (1 mol / l) || Ni + 2 (0,01 mol / l) | Ni
15. Ca | Ca +2 (0,1 mol / l) || Fe +2 (0,01 mol / l) | Fe
16. Pb | Pb + 2 (1 mol / l) || Ag + (0,1 mol / l) | Ag
17. Legyen | Be +2 (0,001 mol / l) || Fe +2 (0,001 mol / l) | Fe
18. Pt | Kr +3 (0,1 mol / l), Cr +2 (0,1 mol / l) || Fe + 3 (0,1 mol / l), Fe +2 (0,1 mol / l) | Pt
19. Zn | Zn +2 (1 mol / l) || Fe +2 (0,01 mol / l) | Fe
20. Al | Al +3 (2 mol / l) || Cu2 + (0,01 mol / l) | Cu
21. Legyen | Be +2 (1 mol / l) || Cd +2 (0,01 mol / l) | Cd
22. Mn | Mn +2 (0,01 mol / l) || Fe +2 (0,01 mol / l) | Fe
23. Fe | Fe +2 (1 mol / l) || Sn +2 (0,01 mol / l) | Sn
24. Mg | Mg + 2 (0,1 mol / l) || Ni + 2 (0,01 mol / l) | Ni
25. Ag | Ag + (0,001 mol / l) || Ag + (0,1 mol / l) | Ag
26. Fe | Fe +2 (0,005 mol / l) || Pb + 2 (0,005 mol / l) | Pb
27. Ca | Ca +2 (1 mol / l) || Mg + 2 (0,01 mol / l) | Mg
28. Mn | Mn +2 (0,01 mol / l) || Zn + 2 (0,01 mol / l) | Zn
29. Pb | Pb + 2 (0,1 mol / l) || Cu +2 (0,01 mol / l) | Cu
30. Zn | Zn +2 (10 -4 mol / l) || Sn +2 (10 -2 mol / l) | Sn
31. Cd | Cd +2 (10 -4 mol / l) || Cu +2 (10 -2 mol / l) | Cu
32. Ni | Ni + 2 (0,01 mol / l) || Ag + (1 mol / l) | Ag
33. Mg | Mg + 2 (0,001 mol / l) || Mg + 2 (1 mol / l) | Mg
34. Ca | Ca +2 (1 mol / l) || Cr +2 (0,01 mol / l) | Cr
35. Mn | Mn +2 (0,01 mol / l) || Pb + 2 (0,01 mol / l) | Pb
36. Al | Al +3 (2 mol / l) || Cr +2 (0,01 mol / l) | Cr
37. Be | Legyen +2 (1 mol / l) || Sn +2 (0,01 mol / l) | Sn
38. Ni | Ni + 2 (1 mol / l) || Fe + 3 (2 mol / l) | Fe
39. Pt. H2 | H + (pH = 4) || Ag + (1 mol / l) | Ag
40. Mg | Mg + 2 (10 -2 mol / l) || Cu +2 (10 -2 mol / l) | Cu
41. Cu | Cu2 + (0,01 mol / l) || Ag + (0,1 mol / l) | Ag
42. Ca | Ca +2 (0,01 mol / l) || Legyen +2 (1 mol / l) | Be
43. Zn | Zn + 2 (0,01 mol / l) || Ni + 2 (1 mol / l) | Ni
44. Al | Al +3 (2 mol / l) || Fe +2 (0,01 mol / l) | Fe
45. Ca | Ca +2 (1 mol / l) || Al +3 (0,5 mol / l) | Al
46. Fe | Fe + 3 (2 mol / l) || Cu2 + (0,01 mol / l) | Cu
47. Zn | Zn + 2 (1 mol / l) || Pb + 2 (0,01 mol / l) | Pb
48. Sn | Sn +2 (0,01 mol / l) || Ag + (0,1 mol / l) | Ag
49. Zn | Zn + 2 (10 -2 mol / l) || H + (pH = 2) | H2, Pt
50. Pt | Sn +4 (0,1 mol / l), Sn +2 (0,1 mol / l) || Hg +2 (1 mol / l) | Hg
51. Al | Al +3 (2 mol / l) || Cd +2 (0,01 mol / l) | Cd
52. Pt | Kr +3 (10 -2 mol / l), Cr +2 (0,1 mol / l) || Sn +4 (10 -3 mol / l), Sn +2 (0,1 mol / l) | Pt
53. Ni | Ni + 2 (0,01 mol / l) || Pb + 2 (0,01 mol / l) | Pb
54. Mg | Mg + 2 (10 -4 mol / l) || H + (pH = 2) | H2, Pt
55. Cd | Cd +2 (10 -2 mol / l) || Cd +2 (1 mol / l) | Cd
56. Be | Legyen +2 (10 -4 mol / l) || Zn + 2 (10 -2 mol / l) | Zn
57. M | Mn +2 (1 mol / l) || Cu2 + (0,1 mol / l) | Cu
58. Ca | Ca +2 (0,01 mol / l) || Pb + 2 (0,01 mol / l) | Pb
59. Sn | Sn +2 (0,01 mol / l) || Cu2 + (1 mol / l) | Cu
60. Cd | Cd +2 (10 -1 mol / l) || Sn +2 (10 -1 mol / l) | Sn
61.Pt | Fe +3 (10 -2 mol / l), Fe +2 (0,1 mol / l) || Sn +4 (10 -2 mol / l), Sn +2 (0,1 mol / l) | Pt
62.Pt | Co +3 (10 -2 mol / l), Co +2 (0,1 mol / l) || Sn +4 (0,1 mol / l), Sn +2 (10 -2 mol / l) | Pt
63. Pt | Fe +3 (0,1 mol / l), Fe +2 (10 -2 mol / l) || Au + (10 -2 mol / l), Au +3 (0,1 mol / l ) | Pt