Elektródpotenciál
Elektrokémiai - Chemistry szakasz, folyamat, hogy a tanulmányok az esemény a potenciális különbség és az átalakítás a kémiai energiát elektromos energiává (elektrokémiai cellák), valamint a kémiai reakciók miatt a villamosenergia-költségeket (elektrolízis). Ez a két folyamat azonos eredetűek széles körben használják a modern technológiát.
Elektrokémiai cellát használunk önálló és kis méretű áramforrás járművekhez, vezeték nélküli eszközök és berendezések. Az elektrolízis kapnak különböző anyagok, felületkezelt, hozzon létre a termék kívánt alakját.
Elektrokémiai folyamatok nem mindig az ember javára, és néha több kárt okoznak okozva fokozott korrózió és megsemmisítése fémszerkezetek. Ügyesen használni elektrokémiai folyamatok, és foglalkozik a nemkívánatos események, meg kell tanulni, és tudja, hogyan kell beállítani.
Az ok az elektrokémiai jelenségek az átmenet az elektronok vagy a változás az oxidációs bevont elektrokémiai folyamatok anyagok atomok, azaz az oxidációs-redukciós reakciók heterogén rendszerekben. A redox reakciók, elektronok közvetlenül átvihető a redukálószer, hogy az oxidálószert. Ha a folyamatok oxidációs és redukciós térben elválasztott, és az elektronok által küldött fémes vezetőt, egy ilyen rendszer minősül galvánelem. Az ok és áram a sejt egy potenciális különbség.
Az elektróda potenciálja. Mérési elektródpotenciálok
Ha veszünk egy lemezt vagy fém, és hogy csökkentse a vízbe, a felületi réteg az ionok az intézkedés alapján a poláros vízmolekulák, hidratált levehető, és adja át a folyadékot. Ennek eredményeként, egy ilyen átmenet a folyadék válik pozitív töltésű, és a fém negatív, mivel úgy tűnik, hogy feleslegben lévő elektronok. A felhalmozódás fémionok a folyadék elkezd lassú oldódása a fém. Alapítva dinamikus egyensúly
MN2 + Me 0 Me O = n + × m H2 O + ne -
Egyensúlyi állapotban függ a fém aktivitása vagy koncentrációja az ionokra oldatban. Abban az esetben, az aktív fémek található az elektrokémiai sorban hidrogén, a reakciót a poláros vízmolekulák a felületek elválasztása a pozitív ionok, és átmenetifém-ionokra oldatban gidratirovnnyh (ábra. B). A fém negatív töltésű. A folyamat oxidáció. Mivel a koncentráció ionok a felület valószínűleg fordított folyamat - a helyreállítása ionok. Közötti elektrosztatikus vonzás kationok az oldatban, és a felesleges elektronokat képez elektromos dupla felületén réteget. Ez ahhoz vezet, hogy a megjelenése határán a fémes érintkezés a folyadék és egy bizonyos potenciál különbség, vagy egy esetleges folytatásban. A potenciális különbség között felmerülő a fém és a környező vizes közegben, az úgynevezett elektróda potenciálja. Amikor a fém elmerül a fémsó oldat egyensúlya eltolódik. A koncentráció növelése a fémionok oldatban megkönnyíti az ionok az oldatból a fém. Fémek amelynek ionok azt a figyelemreméltó képességet mennek át az oldatot, hogy feltölthető és pozitívan ilyen oldatban, de kisebb mértékben, mint a tiszta víz.
egyensúlyi koncentrációja az oldatban lévő fémionok nagyon alacsony az inaktív fémek. Ha egy ilyen fém elmerül a fémsó-oldat, a pozitív töltésű ionok a fém allokált nagyobb ütemben, mint az átmeneti fémionok oldatban. A fémfelület kap a pozitív és a negatív megoldás, mert a felesleges só anionok. Ebben az esetben, a fém - oldatot elektromos kétrétegű, tehát, egy bizonyos potenciális különbség (ábrán.). A fenti esetben, a pozitív elektród potenciálja.
Ábra. Az átalakulási folyamat a fémion oldatban:
és - a mérleg; b - az oldódási; a - lerakása
A potenciális Mindegyik elektróda természetétől függ a fém, annak koncentrációja az ionokra oldatban és a hőmérsékletet. Ha a fém mártott oldatot tartalmazó sót egy mól fémion per 1 dm 3 (aktivitásának amely egyenlő 1), az elektród potenciál állandó 25 ° C-on és 1 atm. Ilyen képesség az úgynevezett standardpotenciál (E o).
rendelkező fémionokat egy pozitív töltés, amely behatol az oldathoz, és mozog a potenciális a felület fém oldatot fordítsuk az energia. Ez az energia kompenzálja izotermikus expanziós munkából, a magas koncentrációjú ionok a felületen a megoldást alacsony. A pozitív ionok felhalmozódott a felületi réteg legfeljebb koncentrációban w. és aztán megy az oldatba, ahol a koncentrációja szabad ionok. Munka EnF elektromos mező az izotermikus expanzió RTln (CO / s). Egyenlővé a két kifejezés munka húzhatnak nagyságát potenciális
ahol E - a potenciális fém B; R - egyetemes gázállandó J / mol K; T - a hőmérséklet, K; N - ion töltése; F - Faraday szám; c - a koncentráció a szabad ionok;
W - ion koncentrációja a felületi rétegben.
Közvetlenül mérni a nagyságát a potenciális nem lehetséges, mivel lehetetlen meghatározni kísérletileg. Empirikusan nagyságának meghatározásához elektród potenciál viszonyított nagyságának a másik elektród, amelynek lehetséges hagyományosan venni nulla. Így a referencia elektród, vagy a referencia elektród egy normális hidrogénatom elektród (n.v.e.). Készülék hidrogén elektród látható. Ez egy platina lemez fedett elektrolitikusan ostromlott platina. Az elektróda merítjük 1 M kénsav-oldatot (az aktivitást hidrogén-ionok 1 mol / dm 3), és mossuk az áramban hidrogéngáz nyomáson, 101 kPa és T = 298 K. telítési hidrogénnel platina fémfelülethez egyensúlyi állapot jön létre, a teljes folyamatot alábbi egyenlet fejezi ki
Ha a fémlemezt merítjük 1 mólos fémsó, csatlakoztassa a külső vezetőt a standard hidrogén elektród, valamint elektrolitikus oldatok kulcs, megkapjuk az elektrokémiai cella (32.). Elektromotoros ereje az elektrokémiai cella lesz az értéke a standardpotenciál a fém (E o).
Reakcióvázlat mérési standardpotenciál
képest a hidrogén-elektród
Figyelembe mint a cink elektród, amely egy 1 mólos cink-szulfát és összekapcsolja azt a hidrogén-elektród, kapjuk az elektrokémiai cella, amely levelet áramkör a következőképpen
Az egyik rendszerben, a bár jelöli a felület között az elektróda és az oldatot, a két funkció - a határ között a megoldásokat. Az anód van írva balról jobbra katód. Ezt a reakciót úgy hajtjuk végre eleme Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2. és egy külső áramkör az elektronok áthaladnak a cink a hidrogén-elektród. A standardpotenciál a cink elektród (-0,76 V).
Figyelembe rezet egy elektródalap, megadott körülmények között együtt standard hidrogén elektród, az elektrokémiai cella kapjunk
Ebben az esetben, a reakció előrehaladásával: Cu 2+ + H2 = Cu körülbelül + 2H +. A elektronok egy külső körön keresztül a hidrogén elektród a réz elektróda. A standardpotenciál a réz elektróda (0,34 V).