-130-
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Измерение электродных потенциалов металлов
Абсолютное значение потенциала стандартного водородного электрода неизвестно, но условно его принимают равным нулю. Схематически водородный электрод обозначают 2Н+/Н2, Pt.
Величины электродных потенциалов металлов можно определить только опытным путем. Для этого составляют гальванический элемент, одним из электродов которого является измеряемый металл, а вторым – стандартный водородный электрод. Схему такого элемента записывают следующим образом: слева – водородный электрод, справа – измеряемый электрод. Например, схема гальванического элемента для измерения электродного потенциала цинка имеет вид:
H2, Pt | 2H+ || Zn2+ | Zn
для измерения потенциала меди –
H2, Pt | 2H+ || Cu2+ | Cu
Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента равна разности потенциалов электродов. Т. к. потенциал стандартного водородного электрода условно принимается равным нулю, то ЭДС этого элемента будет равна электродному потенциалу измеряемого металла.
Потенциал каждого электрода зависит от природы металла, концентрации его ионов в растворе и температуры. Если металл опустить в раствор его соли, содержащий 1 моль-ионов металла в 1 л при Т = 298 К и Р = 101,3 кПа, то электродный потенциал, измеренный относительно стандартного водородного электрода, называется нормальным или стандартным электродным потенциалом. Обозначается электродный потенциал металла: EMen+ /Me, а
стандартный – E0M en+ /Me, измеряется в вольтах.
Связь между стандартными электродными потенциалами и изменением энергии Гиббса электродной реакции выражается уравнением
–ΔG0 = nE0F,
где ΔG0 – изменение энергии Гиббса электродной реакции; n – число валентных электронов металла; Е0 – стандартный электродный потенциал металла; F – число Фарадея.
Располагая металлы в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, получают электрохимический ряд напряжений металлов, или ряд стандартных электродных потенциалов (см. прил., табл. 1).
В таблице электродные потенциалы потенциалы расположены в порядке возрастания их величин, что соответствует уменьшению восстановительной и повышению окислительной активности металлов. Если составить электрохимическую цепь из двух электродов этого ряда, то на одном из них, по-
В Химия. Учеб. пособие
-131-
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ