Двойной электрический слой. Электродные потенциалы

Особенность электрохимических реакций – это ОВР, протекающие в пограничной области металл (проводник)/раствор, т.е. на поверхности электродов (анода и катода), с участием электронов.

При погружении в воду или раствор соли металлической пластинки, то под действием полярных молекул воды, металл посылает в раствор электроны,

по схеме:

Ме^о – nē = Меⁿ⁺

Меⁿ⁺ + nē = Ме^о

С течением времени устанавливается динамическое равновесие:

Me^о + m H₂O Me(H₂O)_mⁿ⁺ + nē

Или упрощенно Ме^о Меⁿ⁺+ nē

Выделяют два случая (для активных и малоактивных металлов):

1. активные металлы при погружении в растворы своих солей, даже незначительных концентраций, легко посылают ионы в раствор.

на примере цинковой пластинки

Znо – 2ē ® Zn2+ электрод/р-р электролита Электроны остаются на пластинке и заряжают ее «–», ионы цинка перешедшие в раствор заряжают жидкость «+». На границе раздела металлической пластинки (электрода) с раствором электролита, возникает двойной электрический слой толщиной 10–7 см с определенной разностью потенциалов.

2. малоактивные металлы

на примере медной пластинки

Сu2+ + 2ē → Cuо из растворов легче переходят на пластинку (при этом происходит их восстановление) заряжая ее положительно, из-за избытка анионов раствор вокруг пластинки заряжается отрицательно. Образуется двойной электрический слой.

Таким образом, разность потенциалов электрод/электролит называется электродным потенциалом (Е, j [В]). Он зависит от природы металла, концентрации его ионов и температуры.

Если концентрация ионов равна 1 моль/л при температуре 25 ^оС, то электродный потенциал обозначают j^о и называют стандартным электродным потенциалом.

в числителе – окисленная форма, в знаменателе – восстановленная форма, знак соответствует возникающему на металле в двойном слое.

Абсолютное значение электродного потенциала определить невозможно, однако можно определить разность электродных потенциалов исследуемого металла и так называемого водородного электрода, электродный потенциал которого в стандартных условиях принят равным нулю.

Водородный электрод устроен следующим образом:

Платиновая пластинка помещается в 1 М раствор серной кислоты. Снизу в раствор подается водород, который насыщает платину. При этом на её поверхности устанавливается равновесие Н2 – 2ē ⇄ 2Н+ Ввиду химической пассивности платины в данных условиях возникший электродный потенциал относится к водороду и обозначается

Для определения значения потенциала металла собирают гальванический элемент из водородного электрода и испытуемого металла, погруженного в 1М раствор его соли. Разница электродных потенциалов испытуемого металла и водородного электрода принимается за электродный потенциал испытуемого металла.