Egy elektrokémiai sorban a fémek feszültségek - MPD
Elektrokémiai feszültség sorozat fémek
Alessandro Volta empirikusan megállapított száma feszültség fémek: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. C iszap galvanikus elem a nagyobb, minél távolabb van egymástól függetlenül, a sorozat tagjainál. Azonban ennek az oka ismeretlen volt abban az időben. Azonban még 1797-ben a német tudós, Johann Wilhelm Ritter (1776-1810), a híres felfedezése ultraibolya sugárzás várható, hogy az elektrokémiai sorban fémek legyen abban a sorrendben, hogy képesek kapcsolódni az oxigénnel. Abban az esetben, cink, arany, ez a következtetés nem volt kétséges; Mint más fémek, meg kell jegyezni, hogy a tisztaság nem túl magas.
1853-ban egy magyar tudós, aki egyik alapítója a fizikai kémia Nikolay Nikolaevich Beketov (1827-1911) volt a párizsi Üzenet „című tanulmány a jelenségek elmozdulásának egyes elemei a többi” (hat évvel később, ez a munka megjelent Harkovban oroszul). Ott Beketov generalizált kutatást a képességét, bizonyos fémek, hogy kiszorítja egyéb oldataiból sóik. A legismertebb példa egy ilyen reakció - az elmozdulás a vasionok, réz - a középkorban használt a sarlatánok, nyilvános megjelenítésére „transzformáció” vas-szeg a vörös „arany”. Régóta ismert, és az ólom cink-kadmium és elmozdulás, az elmozdulás a vas, cink, stb .. Stb .. Tehát összeállított „egy elmozdulás szám”, vagy számos tevékenységet, amelyben minden fémsóoldatokkal kiszorítja a következők mindegyikével, de egyik sem a korábbiak. Mivel a hidrogén is sok szempontból hasonló a fémek, az is elhelyezve ebben a sorozatban - szállt szembe réz; Azonban maga a hidrogén a fémek általában nem szorít. Minden fémek, állva hagyott sorban hidrogénatom, kiszoríthatja azt savas oldatokat; réz, ezüst, higany, platina, arany, elhelyezve általában nem kiszorítani hidrogénatom.
Kezdetben Beketov úgy döntött, hogy az alapvető minta: könnyebb fémek kiszoríthatja oldataiból fémsókat egy nagyobb sűrűségű. De ez nem mindig voltak összhangban a kísérleti adatokkal. Nem volt egyértelmű, és hogyan kapcsolódik „helyettesítési szám” számos stressz Volta. Idővel felhalmozódó egyre több bizonyíték arra, hogy néhány „kiszorítás szabályok” sérülhetnek. Amint talált Beketov hidrogén nyomás 10 atm kiszorítja ezüst AgNO3 oldatot. Angol kémikus William Odling (1829-1921) leírt sok esetben ez a „konverziós tevékenység”. Például réz-ón kiszorítja a tömény oldatot megsavanyítjuk SnCI2 és az ólom - savas oldat F b C l 2. réz, ón és ólom található jobb oldali sorban a kadmium, de kiszoríthatja azt forrásban lévő gyengén megsavanyítjuk CdCl2 oldatot.
Az elméleti alapja számos tevékenység (és több törzs) bekezdésében német vegyész Walter Nernst (1864-1941). Ehelyett minőségi jellemzők - „hajlamát” a fém és annak ion hogy a különböző reakciók - megjelent a pontos kvantitatív érték jellemző egyes fém képes oldatba megy, mint ionok, valamint a talpra fémionoknak az elektróda. Ez a mennyiség a standard elektród potenciálját a fém és egy ennek megfelelő sorozat, beépített potenciálok változtatni az eljárást hívjuk a standardpotenciál.
Egy ehhez az oldathoz ólom-acetát Cink Yorshik apró kristályok kezdenek nőni fém ólom: Pb (CH3 COO) 2 + Zn = Pb + Zn (CH 3 COO) 2 .Bolee aktív ólom cink kiszorítja sójából oldatot.
Ahhoz, hogy meghatározzuk a standardpotenciál a fém, mért elektromotoros ereje olyan elektrokémiai cella, amelynek az egyik az elektródok - a vizsgált fém, merített sóoldatban (olyan koncentrációban, 1 mol / l), és egy második elektróda - a referencia (ez az úgynevezett hidrogén). Ez készült egy nagyon porózus platina szivacs és oldatába merítjük a sav (H + ion koncentrációja is egyenlő 1 mol / l). Platina elektród folyamatosan mossuk a hidrogéngáz, amely részlegesen oldódik a platina. A hidrogén nyomása is kell egy szabványos - 1,013 • 10 5 Pa (1 atm), és a hőmérséklet - pontosan 25 ° C-on Így minden elektród potenciál - nem abszolút, hanem a relatív értékek mért galvanikus párok fém - hidrogén (hidrogén elektród standard potenciálja nullának). Mért ezek a kifejezések lehetőségeinek különböző fémek mindig állandó marad, ezek felsorolása az összes könyvtárban. Elektróda potenciálok a legaktívabb fémek vízzel reagál, kapott közvetett.
Jellemzően, elektród potenciálokat a csökkentési lehetőségeket fémionok. A leginkább negatív potenciál (-3,04 V) - a reakció a Li + + E ® Li; Az egyik pozitív (1,68 V) - a reakció Au + + e ® Au. Ez azt jelenti, hogy az EMF a galvánkap lítium - arany (ha ilyen pár működhetne a vízi környezetre) egyenlő lenne 4,72 V; közös érpáras réz - cink EMF lényegesen alacsonyabb 1,10 V (a potenciálok a megfelelő fémek -0,76 és 0,34 V).
A nem-vizes elektrolit lehet használni, és az alkáli fémek; így elrendezve lítium sejteket (ezeket használják különösen a táplálkozási
szívműködést serkentő) - adnak a EMF 3,5 V. Természetesen, a lehetséges egyéb, nem-vizes oldatok.
Standardpotenciál száma egyre növekszik
Li A táblázatok elektród potenciál meghatározására elektromotoros galvanikus párok nem szabványos feltételek, szükséges, hogy ismertesse a módosítást. Így, ha egy fém-ion kiindulási koncentrációja az oldatban különbözik 1 mol / l, kiszámításához használja fel a kapacitás a Nernst-egyenlet: ahol E 0 - standard potenciálja, n - az elektronok száma, és így vagy fogadására fém. Ha c = E = E 0. Put, például egy ezüst elektróda (E 0 = 0,8 V) savas oldatban, ahol a koncentrációja Ag + ionok 10 -15 mól / l. Ezután, az elektród potenciál csökken E = 0,8+ 0,06lg (10 -15) = 0,8 + 0,06 • (-15) = 0,8-0,9 = -0,1 V, m. F . előjelet, az ezüst elkezd kiszorítják a hidrogén a sav! Ezért megy, különösen a reakció 2Ag + 4HI = 2H [AgI2] + H2. Az erős oldat koncentrációja ezüstionok HI jelentősen csökkent képződése miatt a komplex anionok [AgI2] -. Elektróda potenciálok határozzák nemcsak fémeket, hanem egy több redox reakciók egyaránt magában kationok és anionok. Ez lehetővé teszi, hogy elméletben megjósolni előfordulásának lehetősége a különböző redox reakciók különböző körülmények között.Kapcsolódó cikkek