Учитывая природу электродной реакции, можно классифицировать не только различные типы электродов, но и их возможные комбинации. Различают два основных типа электрохимических систем, называемых электрохимическими цепями, - химические и концентрационные. Электродвижущая сила цепи является величиной положительной, так как она соответствует самопроизвольному процессу, дающему положительную работу. Э.д.с. любой цепи равна разности потенциалов отдельных электродов, т.е. алгебраической сумме положительных и отрицательных величин.
Электродвижущая сила химического гальванического элемента в общем случае рассчитывается по формуле:
2.3 RT 2.3 RT
E = j0298 (K) - j0298 (A) + lg a K - lg a A (5.9)
n1F n2F
где j0298 (K) и j0298 (A) - стандартный потенциал катода и анода соответственно;
|
|
a K - активность ионов в катодном пространстве;
a A - активность ионов в анодном пространстве.
При n1 = n2 формула приобретает вид:
2.3 RT a1
E = jКатод - jАнод + lg (5.10)
n F a2
Если n1 = n2 и а1 = а2, то
Е = jКатод - jАнод (5.11)
Концентрационные цепи представляют собой два одинаковых электрода, погруженных в растворы одного и того же электролита различной концентрации. Анодом является электрод, погруженный в раствор меньшей концентрации, и на нем происходит процесс окисления. Электродвижущая сила концентрационного элемента рассчитывается по уравнению:
RT a1
E = ln , где а1 > а2 (5.12)
n F a2
При стандартной температуре
0.059 a1
E = lg (5.13)
n a2