Медно-цинковый гальванический элемент (элемент Якоби-Даниэля)

Если электрическая цепь замкнута, то в области I происходит окисление цинка, на поверхности пластины атомы Zn превращаются в ионы и переходят в раствор, цинковая пластина постепенно растворяется.

Электрод, на котором протекает процесс окисления, называется анодом.

Zn0 ↔ Zn+2 + 2ē – анодный процесс

Образовавшиеся при этом свободные электроны движутся по внешней цепи к медному электроду.

В области II, на медном электроде, происходит восстановление ионов меди.

Электроны, переходящие по внешней цепи от цинкового электрода, соединяются с катионами меди из раствора, образуется атомы меди – масса медной пластины увеличивается.

Электрод, на котором протекают процессы восстановления, называется катодом.

Cu+2 + 2ē ↔ Cu0 – катодный процесс

Суммарное уравнение токообразующей реакции:

Cu+2 + Zn0 ↔ Cu0 + Zn+2

CuSO4 + Zn0 ↔ Cu0 + Zn SO4

При работе ГЭ область II обедняется катионами меди, область I обогащается катионами цинка. Раствор в области II заряжается «-», а в области I – «+».

Создается электрическое поле, в котором катионы движутся к медному электроду, а анионы (SO42—) – к цинковому электроду по солевому мостику.

В итоге растворы в областях I и II остаются электронейтральными.

При схематической записи ГЭ вертикальными линиями разделяют те фазы, на границе раздела которых возникают скачки потенциалов, две вертикальные линии- солевой мостик:

Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu

Максимальное значение напряжения ГЭ, соответствующее обратимому проведению процесса, называется электродвижущей силой (ЭДС) гальванического элемента (Е, В).

Е = UMAX

Е= φ(катода) – φ(анода)

Если соблюдаются стандартные условия, ЭДС элемента называется стандартной (Е0, В):

Е0= φ0(катода) – φ0(анода)

Электролиз

Электролиз - окислительно-восстановительные процессы, которые протекают под действием постоянного электрического тока, проходящего через раствор или расплав электролита.

Электролиз – процесс, противоположный работе ГЭ, он протекает с поглощением энергии.

Электролиз расплава хлорида магния

MgCl2↔ Mg2+ + 2Cl—

«-«Катод: Mg2+ + 2ē → Mg0

«+» Анод: 2Cl— - 2ē → Cl20

Суммарная реакция электролиза расплава хлорида магния:

MgCl2 → Mg0 + Cl20

Электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом, но в электролизе он заряжен «-».

Электрод, на котором протекает окисление, называется анодом, заряжен он «+».

Электролиз водных растворов электролитов

• На катоде будут восстанавливаться окисленные формы тех систем, которые имеют наибольшее значение электродного потенциала.

• На аноде будут окисляться те системы, которые имеют наименьшее значение электродного потенциала.