double arrow

Уравнение электродного потенциала (уравнение Нернста)


В результате изучения потенциалов различных электродных процессов установлено, что их величины зависят от следующих факторов:

1) от природы веществ — участников электродного процесса;

2) от соотношения между концентрациями (активностями) этих веществ;

3) от температуры системы.

При стандартных условиях (температура 298 К или 25 °С, давление 101,3 кПа или 1атм, молярная концентрация раствора электролита 1 моль/л) потенциалы электродов имеют определенные стандартные значения. Если концентрация электролита или температура отличны от стандартных, электродные потенциалы можно рассчитать, исходя из стандартных потенциалов, по уравнению Нернста:

ЕOx/Red = Е0Ox/Red+ ln , (2)

где Т — абсолютная температура (273 + t), К; F — число Фарадея (96485 Кл/моль); n — число электронов, участвующих в реакции окисления-восста­нов­ления; [Ох] — концентрация окисленной формы (для металлического электрода это концентрация ионов металла в растворе), моль/л; [Red] — концентрация восстановленной формы; R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль град).

При температуре 25 °С и условии, что восстановленная форма представляет металл в элементарном состоянии, можно пользоваться следующим уравнением




ЕOx/Red = Е0Ox/Red+ lgСOx , (3)

где СOx — концентрация ионов металла в растворе, моль/л.

Пример. Вычислить ЭДС гальванического элемента, образованного цинковым электродом, погруженным в 0,01М раствор нитрата цинка Zn(NO3)2, и серебряным электродом, погруженным в 0,001М раствор нитрата серебра AgNO3. Температура 25 °С. Дать схематическую запись элемента и записать электродные процессы, протекающие на катоде и аноде.

Решение. Сравнивая стандартные потенциалы восстановления цинка и серебра, получаем, что катодом в указанном гальваническом элементе будет выступать серебряный электрод, а анодом — цинковый.

Схематическая запись данного гальванического элемента:

Zn │ Zn(NO3)2 ║ AgNO3 │ Ag .

Анодный процесс: Zn 0 – 2ē → Zn2+.

Катодный процесс: Ag+ + ē → Ag0.

ЭДС гальванического элемента рассчитываем по формуле (1), а потенциалы катода и анода по уравнению Нернста в упрощенном виде (3):

ЕZn2+/Zn0= – 0,762 + lg0,01= – 0,82 B

ЕAg+/Ag0= – 0,90 + lg0,001= + 0,62 B

ЭДС= 0,62 – (–0,82) = 1,44 В.







Сейчас читают про: