Лекция №7. Наибольшая разность потенциалов данного элемента, возникающая в обратимых условиях его работы (½Евнеш½=½Евнутр½)

ЭДС элемента (цепи), знак ЭДС

Наибольшая разность потенциалов данного элемента, возникающая в обратимых условиях его работы (½Е_внеш½=½Е_внутр½), называется электродвижущей силой элемента (ЭДС). Т.е. в условиях, когда во внешнюю цепь элемента включена ЭДС равная по величине и противоположная по знаку ЭДС данного элемента.

В основе всякого гальванического элемента (цепи) лежит окислительно-восстановительная реакция, проводимая так, что на отрицательном электроде (аноде) происходит окисление (Zn), а на положительном электроде (катоде) – восстановление (Cu).

ЭДС гальванического элемента имеет положительный знак для элемента, способного работать самопроизвольно, т.е. при самопроизвольном протекании реакций на аноде и катоде.

ЭДС гальванической цепи, записанной для обратного направления самопроизвольной электродной реакции, имеет отрицательный знак. Он показывает, что элемент может работать, лишь когда данная реакция осуществляется в направлении, противоположном указанному в записи цепи. При этом элемент будет обладать той же ЭДС, но знаки электродов будут обратными. Такая реакция может осуществляться лишь путем приложения противоположной внешней ЭДС, т.е. путем электролиза.

Форма записи гальванических цепей принята такая. Для гальванического элемента Даниэля:

(-) Cu½Zn½ZnSO₄½CuSO₄½Cu (+)

П_к П_- П_д П₊

для элемента Вольта:

(-) Cu½Zn½Н₂SO₄½Cu (+)

Все фазы, составляющие элемент, записываются подряд в одну строку и отмечаются все имеющиеся поверхности раздела. Чтобы правильно отразить наличие контактной разности потенциалов, т.е. показать, что цепь – замкнутая на внешний гальванометр, принято при записи на обоих концах указывать одинаковые металлы (Cu).

П_к – контактная разность потенциалов (измеряемая гальванометром во внешней цепи); П_д – разность потенциалов на границе раздела растворов ZnSO₄ и CuSO₄.

П_д – разность потенциалов на границе раздела растворов ZnSO₄ и CuSO₄ (диффузный потенциал).

П₊, П_- - электродные потенциалы катода и анода.

Эдс цепи равна:

Е=П₊+П_-+П_к+П_д

ЭДС электрического химического элемента (цепи) считается положительной, если катионы при работе элемента проходят в растворе от электрода, записанного в схеме слева, по направлению к электроду записанному в схеме справа, и в этом же направлении движутся во внешней цепи электроны. При этом правый электрод заряжен положительно относительного левого. Если схема записана так, что движение катионов в электролите и электронов во внешней цепи происходит справо налево, то ЭДС такой цепи отрицательна.