Galvanikus 18 elem

Spontán kiterjesztése redox folyamat bizonyos körülmények között lehet létrehozni az elektromos energiát. Folyamatai átalakítása kémiai energiát elektromos energiává lehet használni, hogy a kémiai tápforrások (CCS), a legegyszerűbb az, amely egy galvánelem.

A sejt áll merített elektródák egy elektrolitot, amely lezárja az elektrolitikus kulcsot.

A fém elektróda - egy fém elmerül a saját sós, nem közömbös, és részt vesz az elektród reakció. Chematichno Ez az elektróda van rögzítve formájában Me | Me n +. ahol a függőleges vonal jelzi a határt a fém és az oldatot. Nernst-egyenlet fém elektródok a formája

ahol - a fémionok koncentrációját az oldatban mol / l.

Az oxidációs-redukciós (redox) elektród - egy inert fém (áramellátást), merített tartalmazó elektrolit mind redukált és oxidált formái potenciális-részecskék. Mivel az inert fém gyakran használják platina Pt. Vázlatosan ilyen elektród felírható Pt│Me n +. Me m +. A felszínen egy inert fém folyik redox reakcióban. Például, a redox elektróda Pt│Sn 4+. Sn 2+ ilyen reakciók lehetnek: Sn 2+ - 2 e → Sn4 +; Sn4 + + 2 E → Sn 2+

Nernst-egyenlet egy redox-rendszerek közé tartoznak a kationok, és a koncentráció az űrlap

ahol [oxidált] [RESET] - koncentrációja oxidált és redukált formájának a potenciális-részecskék a fele reakcióban.

Gáz elektródák valamilyen inert fém, ami egyidejűleg érintkeznek a gázt és oldatot tartalmazó ionokat a gáz. Képviselői gáz elektródák hidrogén, oxigén, klór és a másik elektróda.

A hidrogén-elektród tartalmaz egy platina lemez réteggel bevont finom platina ( „platina fekete”), és elmerül a savas oldatban tartalmazó hidrogén-ionokat. Oldatot folyamatosan vezetjük át áramló hidrogén, hidrogén adszorbeálódik az platina felületen, és az elektród / oldat egyensúly jön létre:

Amikor a hidrogén nyomása 101,3 kPa (1 atm), aktivitás (koncentráció) hidrogén ionok 1 mol / l, és T = 298 K-hidrogén elektród az úgynevezett standard hidrogén elektród. A potenciális ezt elektróda vesszük nulla.

Nernst-egyenlet a hidrogén elektróda formájában

ahol - a standardpotenciál,

- A hidrogénion-koncentráció az oldatban mol / l

-a hidrogén parciális nyomása az oldat felett atm. 1 atm.

Tekintsük a működését az elektrokémiai cella példa Daniel Jacobi elem. Két hajók 1 mólos CuSO4 és ZnSO 4. amelyben meríteni rendre a réz és cink lemezek, csatlakoztatott vezető. Az edények vannak összekötve cső úgynevezett só-hidat elektrolittal töltött oldatot (például, KCl). Elektrolitikus sóhíd a kulcs.

Az elektróda egy kisebb kapacitású érték negatív töltésű, akkor az anód. Az elektróda egy nagy kapacitású érték pozitív töltésű, ez egy katód. Abban az anód, a folyamat oxidációs

(Recoil elektron) a katód - a helyreállítási folyamat (elektron mellékletet).

Galvánelemek általában írásos formában diagramok. Anód a (-) jel kerül rögzítésre, a bal oldalon, a katód, a jel (+) van rögzítve a jobb oldalon. Például, réz-cink galván Daniel Jacobi elem áramkör az alábbi képlettel ábrázolható:

A függőleges vonal a diagram azt mutatja, egy határ között a fém és az elektrolit oldat, két vonal - a határ között az oldatokat (só-hidat).

Amikor zártláncú egy külső körön keresztül az elektronok megy az anód és a katód - cink-réz. Ebben az esetben az elektródok következő reakciók:

(-) Anód: Zn - 2 e → Zn 2+ oxidációs reakció

(+) Cathode: Cu 2+ + 2 e → Cu redukciós reakciót

Összegezve a folyamatokat a katód és az anód, megkapjuk az egyenlet egy redox reakció, ami miatt a sejtben elektromos áram:

Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu

Ez az egyenlet az úgynevezett jelenlegi termelő reakciókat.

EMF a sejt számítottuk különbségeként katód és az anód potenciál E = Ec - Ea.

Ha a koncentráció ionok az oldatban 1 mol / l, az elektromotoros erőt nevezzük szabvány. Szabványos EMF réz-cink elem -

7. példa kiszámítása EMF ólom-cink elektrokémiai cella T = 298 K, ahol a [Zn 2+] = 0,1mol / l, és [Pb 2+] = 0,01mol / L. Adjon pólus jelek, írja az egyenlet elektróda folyamatok, hogy egy diagram a sejt. Határozza meg a mozgási irányának elektronok során áramkör zárása.

Megoldás: A elektromotoros ereje cella különbségként számítjuk

egyensúlyi potenciálja katód és anód: E = Ec - Ea.

Mivel a potenciális meghatározó ionok koncentráció eltér 1 mol / l, számítva a Nernst-egyenlet (ekv 4.) értékei elektród potenciálját cink és ólom:

Az elektróda egy kisebb kapacitású érték az anód (cink elektróda). Ez történik az oxidációs reakció:

Az elektróda egy nagy potenciális értékét a katód (ólom elektróda), akkor folytatódik a redukciós reakciót:

(+) K: Pb 2+ + 2 e → Pb

Egyenletben aktuális-képző reakció: Zn + Pb 2+ → Zn 2+ + Pb.

A rendszer az elektrokémiai cella: (-) Zn│Zn 2+ (0,1M) ║Pb 2+ (0,01M) │Pb (+).

Arra számítunk, hogy az EMF a sejt:

Amikor zárt áramkör a külső áramkörben az elektronok megy a negatív elektród a pozitív töltésű elektród, azaz - az ólom cink.

8. példa Ahhoz, hogy a sejt

Pt│Cr 3+ (0,1 mol / l), Cr 2+ (0,01 mol / l) + ║N (pH = 2) │N2. Pt

számítani EMF, írja az egyenlet elektróda folyamatok, egyenlővé jelenlegi termelő reakciók jelzik pólusok jeleket. Határozza meg a mozgási iránya az elektronok a külső áramkörben.

Határozat. az elektrokémiai cella áll oxidációs

csökkentése és hidrogén elektródák.

Lehetséges redox elektród elő a Nernst-egyenlet:

A szabványos potenciális párok Cr 3+ / Cr 2+. Behelyettesítve ezeket a feladatokat feltételek kiszámításához redox potenciál az elektróda:

.

A második elektród az elektrokémiai cella egy hidrogénatom elektród. Potenciális szerint a Nernst-egyenlet:

Határozza meg a katód és az anód. Mivel a redox elektróda alacsonyabb potenciális, a sejtben úgy fog működni, mint az anód (negatív pólus), és egy hidrogén-elektród - a katód (pozitív pólus). Zárásakor az áramkör az első elektród fog folyni anódos oxidációs folyamat, a második - a katód helyreállítási folyamat:

(-) A Cr 2+ - e → Cr 3+ 2

A teljes áram-képző reakciót által leírt egyenlettel

2 Cr 2+ + 2 H + → 2 Cr3 + + H2

Az elektronok zárásával a külső áramkör fog elmozdulni a negatív pólus a pozitív króm redox elektród hidrogén.

EMF az elem

9. példa amely feldolgozza alakulhat ki az elektródákat a koncentráció elektrokémiai cella egy cink-elektród, ha az egyik az elektródák a cinkionok koncentrációja Zn 2+ egyenlő 1 mol / l, és a többi -

0,0001 mol / l? Mi az EMF ez az elem? Írja áramkörét ET.

Megoldás: Koncentráció elektrokémiai cella áll azonos merített elektródák megoldások különböző koncentrációjú sóik. Mi határozza meg a lehetőségeket a két elektróda. Mivel a cinkionok koncentrációja

Az első elektród egyenlő 1 mol / l, a potenciál egyenlő az standardpotenciál cink :.

A lehetséges a második elektród lehet kiszámítani a Nernst-egyenlet:

Az első elektróda katód, ez után történik az áramköri redukciós reakciót (+) K: Zn 2+ + 2 e → Zn

Egy második elektród, amelynek kisebb a kapacitás anód rajta oxidációs reakció lép fel: (-) A: Zn - 2 e → Zn 2+

Aktuális-képző reakció a cellában fog kinézni:

Zn + Zn 2+ → Zn + Zn 2+

Arra számítunk, EMF elem: E = Ec - Ea = - 0,763 - (- 0,881) = 0,122 V.

Ez elektrokémiai cella képes megjeleníteni rendszer:

(-) Zn│Zn 2+ (0,0001 mol / l) ║Zn 2+ (1 mol / l) │Zn (+)