Лекция 11. Электрохимия

ОСНОВЫ
ЭЛЕКТРОХИМИИ
Электрохимические процессы
Электрохимия - это наука, которая
изучает процессы,
либо протекающие с возникновением
электрического тока,
либо вызванные электрическим
током.
Второй способ проведения ОВР
Гальванический элемент Якоби- Даниэля
электродные процессы:
_
e
Zn
(-) A: Zn0 – 2e
Cu
(+) K: Cu2+(р-р) + 2e
Zn2+(р-р)
Cu0
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
ZnSO4 CuSO4
Краткая схема Г.Э.:
(-) А: Zn| ZnSO4|| CuSO4|Cu (+)K
Электродвижущая сила (ЭДС)
E  

ок  ль


в  ль
Возникновение электродного потенциала
Mez+(металл)
Mez+(раствор)
Cu
Zn
+φ
+φ
∆ φ = φ+
∆ φ = φ–
электродный потенциал
–φ
–φ
При изучении потенциалов различных электродных процессов
установлено, что их величины зависят от трех факторов:
1) от природы веществ - участников электродного процесса,
2) от соотношения между концентрациями этих веществ и
3) от температуры системы.
Эту зав-сть выражает
(В. Нернст, 1889 г.):

RT
Ox 
    2 ,3
lg
nF  Re d 
0

0 ,059
Ox 
  
lg
 Re d 
n
0
 Me n
Me 0

0 ,059
 
lg Me n
n
0

Водородный электрод
Для
построения
численной
шкалы
электродных потенциалов нужно потенциал
какого-либо электродного процесса принять
равным нулю. В качестве эталона для
создания такой шкалы принят электродный
процесс
2Н+ + 2е- = Н2.
Изменение энергии Гиббса в этой
полуреакции при стандартных условиях,
принимается
равным
нулю.
Стандартный
потенциал
данного
электродного процесса принят также
0
равным нулю.
H
Рис. 3. Водородный электрод.
Ho
2
0
φ = φ° + 0,059 lg[H+] - 0,030 lgpH2
φ = φ° + 0,059 lg[H+] = 0,059 lg[H+].
учитывая, что lg[H+] = - рН, получаем: φ = - 0,059 рН.
Pt, H2 | H2SO4 || H2SO4 | H2, Pt
φ1 = - 0,059 рН1
φ2 = - 0,059 рН2
E      0 ,059 pH


е–
К: 2Н2 + ОН– + 4е– = 4Н2О
А: О2 + 2Н2О = 4ОН–+ 4е–
Н2O
Н2
ОН–
КОН
+
ΔЕтеор = 1,229 В
О2
ΔЕпракт = 0,7 – 0,9 В
Задача 1. Определить знаки электродов в гальван. эл-те
Co|CoCI2||AICI3|AI, указать анод и катод, объяснить механизм
возникновения тока в данном элементе.
Решение:
0
Co
 0 ,27 B
2
/ Co0
 0Al 3 / Al 0  1,66 B
е–
А(-)
(+)К
Возникновение эл.тока в данном ГЭ связано с разной поляризацией
электродов и протеканием ОВР.
Задача 2. Составьте схему гальван. эл-та, в основе к-рого лежит рция: Mg+SnCI2MgCI2+Sn. Напишите электронные ур-ния анодного и
катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если
Mg2+=0,01моль/л, Sn2+=0,0001моль/л.
Решение:
A(_)
(+)K
0
 Mg
 2 ,38 B
2
/ Mg0
А: Mg – 2е– = Mg2+
0
 Sn
 0 ,136 B
2
/ Sn0
К: Sn2+ + 2е– = Sn
E       
 0
  Sn
2

 
0 ,059
2   0

lg
Sn
  Mg 2 

Sn0
2
 


0 ,059
2 

lg
Mg


Mg0
2

=(-0,136) + 0,059/2(lg0,0001) – (-2,38) – 0,059/2(lg0,01)=
2,244 – 0,059 = +2,185 B
E       
 0
  Sn
2

Sn0
 
0 ,059
  0

lg Sn2     Mg
2
2
 
Mg0

0 ,059
0 ,059
 ( 0 ,136 ) 
lg 0 ,0001  ( 2 ,38 ) 
lg 0 ,01 
2
2
 2 ,244  0 ,059  2 ,185 B
lg 10n  n

0 ,059


lg Mg 2   
2

lg 104  4
Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Zn→Cr→Fe→Cd
→Co→Ni→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au
lg 10n  n
RT  Re d 1 Ox 2 
E  E 
ln
nF Ox1  Re d 2 
0