В Химия. Учеб. пособие. Измерение электродных потенциалов металлов

-130-

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Измерение электродных потенциалов металлов

Абсолютное значение потенциала стандартного водородного электрода неизвестно, но условно его принимают равным нулю. Схематически водо­родный электрод обозначают 2Н⁺/Н₂, Pt.

Величины электродных потенциалов металлов можно определить толь­ко опытным путем. Для этого составляют гальванический элемент, одним из электродов которого является измеряемый металл, а вторым – стандартный водородный электрод. Схему такого элемента записывают следующим обра­зом: слева – водородный электрод, справа – измеряемый электрод. Например, схема гальванического элемента для измерения электродного потенциала цинка имеет вид:

H₂, Pt | 2H⁺ || Zn²⁺ | Zn

для измерения потенциала меди –

H₂, Pt | 2H⁺ || Cu²⁺ | Cu

Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента равна разно­сти потенциалов электродов. Т. к. потенциал стандартного водородного элек­трода условно принимается равным нулю, то ЭДС этого элемента будет рав­на электродному потенциалу измеряемого металла.

Потенциал каждого электрода зависит от природы металла, концентра­ции его ионов в растворе и температуры. Если металл опустить в раствор его соли, содержащий 1 моль-ионов металла в 1 л при Т = 298 К и Р = 101,3 кПа, то электродный потенциал, измеренный относительно стандартного водо­родного электрода, называется нормальным или стандартным электродным потенциалом. Обозначается электродный потенциал металла: E_{Men+ /Me}, а

стандартный – E⁰_{M en+ /Me}, измеряется в вольтах.

Связь между стандартными электродными потенциалами и изменением энергии Гиббса электродной реакции выражается уравнением

–ΔG⁰ = nE⁰F,

где ΔG⁰ – изменение энергии Гиббса электродной реакции; n – число валент­ных электронов металла; Е⁰ – стандартный электродный потенциал металла; F – число Фарадея.

Располагая металлы в порядке возрастания их стандартных электрод­ных потенциалов, получают электрохимический ряд напряжений метал­лов, или ряд стандартных электродных потенциалов (см. прил., табл. 1).

В таблице электродные потенциалы потенциалы расположены в поряд­ке возрастания их величин, что соответствует уменьшению восстановитель­ной и повышению окислительной активности металлов. Если составить элек­трохимическую цепь из двух электродов этого ряда, то на одном из них, по-

В Химия. Учеб. пособие

-131-

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ