Электрохимические процессы

Гальванические элементы

т. е. возникает электрический ток, поэтому суммарная химическая реакция, протекающая в гальваническом элементе, называется токообразующей.

При схематической записи, заменяющей рисунок гальванического эле­мента, границу раздела между проводником 1-го рода (металлом) и провод­ником 2-го рода (электролитом) обозначают одной вертикальной чертой, а границу раздела между проводниками 2-го рода – двумя чертами. Например, схема гальванического элемента Даниэля-Якоби записывается в виде

(-)А Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu (+) К

Необходимое условие работы гальванического элемента – разность потенциалов его электродов, она называется электродвижущей силой, изме­ряется в вольтах. Электродвижущая сила гальванического элемента может быть вычислена по разности между электродными потенциалами катода Е_К и анода Е_А:

ЭДС⁰ = Е_К – Е_А.

Так, стандартная ЭДС⁰ медно-цинкового элемента равна разности меж­ду стандартными электродными потенциалами меди (катода) и цинка (ано­да):

ЭДС = E⁰_{C u2+ /Cu} -E⁰_{Z n2+ / Zn} = +0,34 – (-0,76) = 1,1 В.

Гальванический элемент будет работать до тех пор, пока металл анода (в данном случае цинк) полностью не растворится. Тогда поток электронов во внешней цепи прекратится.

Необходимую для работы гальванического элемента разность потен­циалов можно создать, используя один и тот же раствор электролита раз­ной концентрации и электроды из одного и того же металла. В этом случае гальванический элемент называется концентрационным. Примером кон­центрационного элемента может служить элемент, составленный из двух никелевых электродов, погруженных в растворы сульфата никеля NiSO₄ разной концентрации:

(–)А Ni | C_A NiSO₄ || C_К NiSO₄ | Ni (+) К

где С_А, С_К – концентрации электролита (в данном случае растворы NiSO₄) у анода и у катода данного гальванического элемента, причем С_А < С_К.

Если в обычном гальваническом элементе анодом (–) является более активный металл, то в концентрационном – тот электрод, который погружен в раствор с меньшей концентрацией (С_А) электролита.

При работе гальванического элемента на электродах протекают сле­дующие процессы:

(–)А Ni⁰ – 2ē = Ni²⁺ - окисление,

В Химия. Учеб. пособие

-134-

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ