Поляризационные явления в гальванических элементах

ЭДС работающего элемента всегда меньше той, которая отвечает
обратимой электрохимической реакции. Причина этого — поляризация
электродов.

В элементе Якоби—Даниэля с растворением цинкового электрода в приэлектродном слое накапливаются ионы цинка Zn²⁺, вследствие этого потенциал цинка повышается. У медного электрода концентрация ионов меди Cu²⁺ уменьшается в результате их восстановления, а потенциал меди понижается. Изменение величины потенциала электрода по сравнению с исходным равновесным значением, вызванное изменением концентрации потенциалопределяющих ионов в растворе, называется концентрационной поляризацией.

В качестве другого примера рассмотрим элемент Вольта (первый гальванический элемент), состоящий из медных и цинковых пластин, разделенных сукном, смоченным раствором серной кислоты:

Zn │ H₂SO₄ │ Cu.

Электродные реакции в элементе Вольта:

на аноде Zn – 2 ē → Zn²⁺;

на катоде 2H⁺ + 2 ē → H₂ .

При протекании тока в этом элементе наблюдается концентрационная поляризация отрицательного электрода (анода), вызванная растворением цинка, и химическая поляризация медного электрода (катода). В элементе Вольта поверхность медного электрода насыщается водородом и образуется «водородный электрод», потенциал которого более низкий, чем потенциал медного электрода. Поляризация, вызванная изменением химической природы электролита, называется химической поляризацией.

При использовании гальванического элемента как источника тока важное значение приобретает процесс устранения поляризации, так называемая деполяризация. Перемешивание раствора способствует уменьшению концентрационной поляризации. Химическую поляризацию можно снизить, вводя в активную массу элемента специальные вещества — деполяризаторы, вступающие в реакцию с продуктами, обусловливающими поляризацию.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Содержание работы:

1. После ознакомления с теоретическим материалом выполнить опыты и записать наблюдения.

2. Во всех опытах записать происходящую окислительно-восстановительную реакцию и процессы окисления и восстановления. Во втором и третьем опытах рассчитать ЭДС образующихся гальванических элементов.