Diffúzió és membránpotenciálok - studopediya
Így a tevékenység a oxidált és redukált formájának a redox rendszer azonosnak kell lennie, és az aktivitás a más részecskék a reakcióban résztvevő (H + OH-) - 1 mol / dm3.
E0 értékeket a redox elektróda kísérletileg meghatározott relatív standard hidrogén elektród, vagy más referencia elektród (ezüst-ezüst-klorid vagy kalomel).
Ha az átmenet során az oxidált forma, hogy a redukált, kivéve elektronok játszanak szerepet, és más részecskék, egyensúlyi aktivitása vagy koncentrációja is kell lennie a logaritmusa egyenletben Peters. A kivétel a H2O molekula, például a lehet tekinteni a híg oldatokban, azok koncentrációja kémiai reakciók változik jelentéktelen mértékben.
Rendszer, amelyet egy inert fémlemez, süllyesztjük tartalmazó oldatot a redukált és oxidált formái az azonos elem, úgynevezett redox elektróda (redox elektróda), és a potenciális megjelenő rajta - oxidációs-redukciós potenciál vagy redox potenciál.
Molekulák oldatban jelenlevő vagy ionok tartalmazó szerkezetében atomjai magasabb oxidációs állapotban nevezik egyidejűleg az oxidált forma, és ezek a részecskék, amelyek tartalmaznak atomokat egy elem egy alacsonyabb oxidációs foka - a redukált formában.
Redox rendszerek gyakran írt a frakció, és az oxidált forma kerül a számlálóban és felújított - a nevezőben. A leggyakoribb redox rendszerek megoldások két sók, amelyekben az atomok az azonos fém különböző oxidációs fokú, mint például:
1) FeCl2-oldat és FeCl3 (Fe 3+ / Fe 2+)
Vizes oldatban mindkét formában előfordulhat reverzibilisen átalakíthatjuk egymásba létrehozásával dinamikus egyensúly közöttük. Során bekövetkező folyamat két részre oszthatók.
1. A átadása az oxidált forma, hogy a redukált és fordítva csak cseréje elektronok közöttük:
Fe 3+ + # 275; «Fe 2+
Sn4 + + 2 # 275; «Sn 2+
2. Az, hogy a oxidált formában, hogy a csökkentett mellett cseréjét elektronok, majd részvétel a folyamat más részecskék, általában ionok H + és H2 O molekulák:
Br + O - + H2 O + 2 # 275; «Br - + 2OH -
Ha vizes oldatban tartalmazó redox rendszer, alsó lap a szemben inert komponenseinek elektromosan vezető anyagból: egy nemesfém (Au, Pt) vagy grafit - meg kell jegyezni, a kialakulása egy elektromos töltés miatt elektron csere:
Továbbá, ez a lemez (például platina) közvetítőként működik a cseréjét elektronok közötti redukált és oxidált formáit. Az természetesen lehetséges, elektron közötti csere ionok és közvetlenül, de annak elvégzésére igényel sokkal nagyobb energiafogyasztás, mint az átmenet az elektronok a redukált formáját inert fém, majd a fémfelület egy oxidált formában.
Abban az esetben, a felesleges az oldatban a redukált forma (elektron donor) része váltott elektronok lemez marad kihasználatlan és időzzön abban, jelezve a negatív lemez, a relatív elektromos töltés megoldás.
A feleslegben lévő oxidált formában (elektron akceptor) a létrehozását egyensúlyi állapotban a részecskék mozog része saját és platina elektronok. Ennek eredményeként, a pozitív lemezen van kialakítva képest, az elektromos töltés a megoldás.
A jellemző ilyen elektródák, hogy a lepedék nem szenved a folyamatban lévő eljárások nem kémiai változásokat, és működik egy adó elektronok. Ionok vagy fém atomok a lemez egy kémiai reakció a komponensek nem kerülnek oldatba. A spontán átmenet a lemez felületén az oldatba hatására az oldószer-molekulák olyan kicsi, hogy elhanyagolható.
Így, az érték a redox potenciál függ a jellegétől alkotó részecskék a redox rendszer (azaz, hogy milyen könnyen redukált forma adományoz az elektronokat, és ezek az elektronok hogyan szilárdan tartja az oxidált forma), és azok koncentrációját az oldatban.
Számítsuk ki a nagysága a redox potenciál lehet keresztül a Nernst-egyenlet, Peters, vagy egyszerűen Peters egyenlet (miután a német fizikai kémikus R. Peters, kimutatta az alkalmazhatóságát a Nernst-egyenlet, nem csak a fém elektródok, hanem a redox rendszer):
ahol E - a redoxi potenciál, B; E 0 - normális vagy standard redox potenciál fordul elő, hogy egy olyan rendszer ugyanazt a tevékenységet (vagy koncentráció híg oldatokra) oxidált (Ox) és csökkent (piros) formában; n - az elektronok száma, amelyek figyelembe egyetlen molekula vagy ion az oxidált forma, fordult egy redukált formája.
A redox-rendszerek Fe 3+ / Fe 2+. MnO4 - / Mn 2+. Cr2 O7 2- / 2CR 3+. BrO - / Br - n értéke, sorrendben, 1, 5, 6 és 2.
Redox rendszerek MnO4 - / Mn 2+. amelyekben az elektród következő eljárással:
A redox potenciál a következőképpen számítjuk ki:
Ennek megfelelően, egy redox rendszer az elektród folyamat:
BrO - + H2 O + 2 # 275; «Br - + 2OH -
A redox potenciál lehet kiszámítani a következő képlet segítségével:
Ha a redox potenciál méréseket végeznek hőmérsékleten 298 K (25 ° C), majd az átmenet a természetes alapú logaritmusa decimális értékek helyett a konstansok az R és T Peters egyenlet formájában:
A kísérletileg kapott értékek E 0 a redox-elektródát helyezünk speciális könyvtárak formájában táblázatok, amelyek általában azt mutatják, az összetétele a redox rendszer, és folyik az elektróda reakció (táblázat. 22).
22. táblázat: Normál redoxpotenciálok egyes redox rendszerek
Szivárgó elektród reakció
E 0 értékeket a redox rendszereket lehet használni, hogy meghatározza az irányt a redox reakciók, mert Ezek jellemzik a relatív oxidáló villamosenergia-rendszer.
Rendszer, a redox potenciál, ami sokkal fontosabb, mint egyfajta oxidálószer a rendszerbe, a redox-potenciálja, amely kevésbé fontos.
Diffúziós potenciálok fordulnak elő a felületet a kontakt a két oldat. És lehet, mint megoldást a különböző anyagok és megoldások ugyanabból az anyagból, de az utóbbi esetben kell lenniük egymástól eltérő azok koncentrációját.
Amikor két megoldás fordul elő őket összefonódása részecskék (ionok) az oldott anyagok által diffúziós folyamat.
Az oka ennek a diffúziós potenciál egyenlőtlen oldott ion mobilitás. Ha az elektrolit ionokat különböző diffúziósebesség, annál gyorsabb ionok előtt fokozatosan kevésbé mobilak. Van kialakítva, mint két hullám raznozaryazhennyh részecskék.
Ha a vegyes megoldások az azonos anyagból, de különböző koncentrációjú, a hígabb oldat szerez díjat az azonos jele felelős a több mobil ionokat, és kevésbé hígított - a felelős az azonos jele töltés kevésbé mozgékony ionok (90. ábra).
Ábra. 90. A előfordulása diffúziós potenciál vcledstvie különböző ion sebességek: I - «gyors” nónák, negatív töltésű; II - «lassú” ionok pozitív töltésű
Határfelületén az oldatok úgynevezett diffúziós potenciál. Ő átlagok a mozgási sebessége ionok (gátolja a „gyors” sebességgel és „lassú”).
Fokozatosan, a befejezése a diffúziós folyamat e potenciál nullára esik (jellemzően 1-2 óra).
Diffusion potenciálok előfordulhatnak biológiai objektumok sérült sejtmembránon. Ez a zavart permeabilitás és elektrolit diffundálhat a sejtből a intersticiális folyadék, vagy fordítva, a koncentrációtól függően különbséget mindkét oldalán a membrán.
Ennek eredményeként, a diffúziós elektrolitok, úgynevezett potenciális kár elérheti értékek nagyságrendileg 30-40 mV. Sőt, a sérült szövet gyakran válik negatív töltésű képest ép.
Diffúziós potenciál keletkezik galvanikus kapcsolatban elemek a felületet a két megoldás. Ezért, amikor a pontos számítások EMF Galvanizáló áramkörök szükségszerűen adjuk korrekció mértékét. Ahhoz, hogy megszüntesse a befolyása a diffúziós potenciál az elektródák elektrokémiai cellákban szokásosan kapcsolódnak egymáshoz „só-hidat” egy telített KCl oldattal.
kálium és a klór-ionok majdnem azonos a mobilitás, így használatuk nagymértékben csökkenti a befolyása a diffúziós potenciál nagyságát EMF
A diffúziós kapacitás jelentősen fokozható, ha az elektrolit oldatok különböző összetételű vagy különböző koncentrációs elválasztott áteresztő membrán csak bizonyos ionok vagy töltés védjegy típusa. Az ilyen potenciálok sokkal stabilabb, és tárolható hosszabb ideig - egyébként nevezzük őket membránpotenciál. Membránpotenciálokat fordul elő, nem-egyenletes eloszlását ionok mindkét oldalán a membrán, amely attól függ, szelektív permeabilitás, vagy cseréje miatt keletkezett ionok a membrán és magát az oldatot.
Az előfordulása membránpotenciál alapuló működési elve az úgynevezett ion-szelektív membránt vagy elektród.