Билет 43.Основы электрохимии

Электрохимия-область химии, изучающая процессы, которые либо сопровождаются возникновением эл. Тока, либо вызваны эл. Током. Э/х процессы относятся к ОВР. В ОВР электроны непосредственно проходят от вост. К окисл. Если процессы окисления и восстановления пространственно разделить, а электроны напрваить по метал. Проводнику то такая система будет представлять собой гармонические элементы. Причиной возникновения и протекания электронного тока в гальваническом элементе, является разность электр. Потенциалов.

Билет 44. Одним из центральных понятий в электрохимии является электродный потенциал, который связан с возникновением двойного электрического слоя на границе металл раствор. Рассмотрим механизм возникновения электродного потенциала на примере ионно-металлического электрода, который представляет собой металлическую пластину, погруженную в полярную жидкость. Как известно, в кристаллической решетке металлов находятся как атомы, так и ионы, связанные подвижным равновесием:

Ме ↔ Меⁿ⁺ + ne^-

где Ме – атом металла, Меn+ - ион металла, n – заряд иона, e- - электрон. Под действием полярных молекул воды ионы поверхностного слоя металла гидратируются и переходят в раствор, заряжая его положительно, а избыток электронов на металле создают отрицательный заряд. Появление отрицательного заряда на электроде препятствует выходу катионов в раствор, часть же катионов из раствора, взаимодействуя с электронами, входят в узлы кристаллической решетки металла, которую они покинули. При достижении равенства скоростей выхода катионов в раствор и их вхождением в металл устанавливается динамическое равновесие.

Ме + aq ↔ Меⁿ⁺・ aq + ne^-

где aq – молекулы воды.

Результатом установившегося динамического равновесия являетсявозникновение двойного электрического слоя, который напоминает плоский конденсатор, одна из обкладок которого представлена поверхностью металла, а другая – слоем ионов, находящихся в растворе. Однако ионный слой не весь сосредоточен у поверхности металла, а вследствие теплого движения частично размыт в растворе. На границе раздела фаз металл – раствор (как и в случае между обкладками конденсатора) возникает разность электростатических потенциалов, которую называют скачком потенциала или электродным потенциалом. Аналогичный процесс можно наблюдать и при погружении металла в водный раствор собственной соли. Здесь могут наблюдаться три случая:

1.Вследствие увеличения концентрации катионов в растворе равновесие (1) будет смещено в сторону входа катионов в узлы кристаллической решетки, поэтому отрицательный заряд электрода в растворе собственной соли будет меньше, чем вчистой воде.

2.Изменяя концентрацию соли в растворе, можно добиться того, что образование двойного электрического слоя не произойдет.

3.Малоактивные металлы: медь, серебро, золото, платина идругие характеризуются наличием прочной металлической

решетки (высокой энергией связи катиона с электроном). В данном случае окисление металла происходит с трудом, в то время как катионы из раствора активно осаждаются на поверхность металла. Электрод в этом случае заряжается положительно, а раствор отрицательно, из-за избытка оставшихся в нем анионов.

Билет 45. Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.

где

Е электродный потенциал, E0 — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;

R универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);

T абсолютная температура;

F число Фарадея, равное 96485,35 Кл/моль;

n число моль электронов, участвующих в процессе;

a_Ox и a_Redактивности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции.

Если в формулу Нернста подставить числовые значения констант R и F и перейти от натуральных логарифмов к десятичным, то при T = 298K получим

Билет 46/ Измерение эл. Потенциалов.

Непосредственно измерить невозможно

Ее измеряют относительно величины другого электрода. Если пластинку Ме, погруженную в р-р ее соли, содержащий 1 моль*ион/л, а=1, соединить э/х ключом со станд. Водородным электродом, то получим гальванический элемент