Cribs за електрохимия

Потенциалът на електрод. Водородът потенциал диапазон. Нернст формула, неговата термодинамична изход. стандартен потенциал електрод. Diffusion потенциал.

Една от главните характеристики на електрохимичната система се състои в пространствено разделени участниците, произтичащи в реакцията й. Общата реакция се разлага на две частични реакции, всяка от които се извършват на отделен електрод. Съответно, електродвижещата сила на електрохимична система трябва да бъде сумата на две електродни потенциали. Е = Е1 + Е2.

Потенциалният скок в електрод - разтвор (като потенциална разлика между две точки, разположени в различни фази) не може да се измери експериментално. Големината на този потенциален спад може да бъде изчислен теоретично, но само ако тя е известна структурата на двете фази на границата. Структурата на границата между електрода и разтворът се изследва все още недостатъчно.

Експериментално може да се измери само общия EMF верига, т.е. само размерът на електродните потенциали. За да се премахне несигурността на Е е необходимо да се въведе допълнително условие - да потенциала на всеки електрод да бъде нула, и се отнася до нея стойности на потенциала на другите електроди. В този случай, потенциала на електродите са по конвенционален мащаб и техните стойности зависят от естеството на електрода избран като основа на скалата.

Нернст предложи това условие нулев потенциал на електрод водород, когато концентрацията на водородните йони в разтвор на 1, и налягане газ водород от 1 атм. Това условие диапазон на потенциали се нарича скалата на водород. В момента се използва главно конвенционален водород мащаб. при което всички температури над избрания стандартен потенциал нула водороден електрод. Тя се различава от оригиналната скала водород Нернст факта, че вместо една концентрация и налягане избран единица активност и нестабилност. Това състояние позволява да се определи потенциала в скалата на водороден електрод за всяка Т, но когато всеки потенциал на Т водороден електрод може да бъде различен, т.е. нула условие не бъдат еднакви при различни Т.

По този начин потенциала електрод на електрода се нарича EDS елемент, съставен от този електрод (вдясно) и стандартен водороден електрод (вляво), например:

(+) Pt ï Н2 С Н +. воден C C Zn 2+ ç Zn (-)

EMF на елемента (Е Zn2 + çZn) е отрицателен (- 0,763 V, когато активността на цинкови йони в разтвора, равно на 1, това е стандартната потенциал електрод на цинк). За да намерите потенциала електрод от мед, е необходимо да се направи елемента

(-) Pt ï Н 2 С Н +. воден C C Си2 + ç Cu (+)

Тук, (Е Cu2 + CCU) верига EMF е положителен (+ 0,337 V на медни йони активност на 1, - стандартната електрод потенциал на мед).

Благоприятно във веригата да записва смес половината клетка електрод + йон разтвор в реда, който има елемент запис състои от стандартен водороден електрод и на; е записан за електрода по този начин би трябвало да доведе потенциал електрод с подходящ знак. Ако writeback потенциал трябва да се промени знак, например:

(1) Zn2 +. воден ç Zn; Е = - 0763 B. (2) Zn ç Zn2 +. воден разтвор; Е = + 0763 Б.

Само първият вид резултатите от запис знаци в количества Е, които съответстват на потенциала за електрода. Стойности, съответстващи запис (2) не трябва да се нарича електродни потенциали, но може да се използва при изчисляването на веригата на електромагнитни полета (за електроди в режим на верига от които е устройството за обратна верига от тях в комбинация с водороден електрод), например:

(-) Zn ç Zn2 +. воден ç Си2 +. воден ç Cu (+)

Потенциалът за дифузия, възникнало на решения на интерфейса цинков 4 - на меден 4. усложнява изчисленията.

Дифузията потенциал възниква на граничната повърхност на две решения, които се различават една от друга както количествено и качествено. Причината за възникването му - неравно йон мобилността на електролита и присъствието на градиента на концентрация.

На границата на двата разтвора има някои преход слой където съставът се променя от разтвор на разтвор I и II от разтвора на разтвор II I; с това, че преходният слой е локализиран дифузионен потенциал. Йони, които имат по-голяма мобилност, са разпространени в разреден разтвор при по-висока скорост, и контактната повърхност на двата разтвора се зарежда знак тези йони от разреден разтвор и противоположен знак - от страна концентрира. Създадена дифузно електрически двуслойни скок към съответния потенциал. Получената потенциална разлика ще ускори движението на бавно движещи йони и бавно движение на бързо преместване, до равновесно състояние, в което дифузия йон скорост равна. Освен това взаимното премахване на таксите се спира; утвърдена граничен слой и потенциалната разлика се нарича дифузия потенциал.

Дифузията потенциал - извън равновесие. По подобен начин, се изчислява в общия случай е невъзможно.

При измерване на ниска точност може значително да намали потенциала дифузия в интерфейса на два разтвора чрез поставяне между тях на сол мост - концентрирана електролит (наситен KCl или NH 4 NO 3) йон транспортни номера са близо до 0.5. Рязкото намаляване на дифузия капацитет в този случай се дължи на факта, че йоните на концентрирания разтвор се извършва почти изцяло на ток в зоните на контакт; потенциален дифузия заменя, когато се въведе сол мост две възможности на по-малка величина, често противоположни по знак. За същата цел се използва прилагане индиферентни солеви разтвори във всички вериги.

Зависимостта на потенциала на електрода на концентрацията (активност) на вещество в електролита може да бъде определен от термодинамични методи. Електрод Мп + C M с потенциални протича електрохимична реакция равновесни E

Тази реакция на дехидратиране на металния йон и включването му в кристалната решетка.

За процеса на равновесие при постоянно Т р и намаляване изобарен мощност, равна на максималната полезна работа A ¢ - електрическия ток:

А ¢ = - D G = п F E.

В преходен метал милионграм-йон на разтвора в промяна енергия електрод Гибс е равна на разликата между химичните потенциали на вещество в два етапа: в разтвор (m ¢) и електрода (m ¢ ¢):

Когато Р, Т = конст в електрод неизменен състав (чист метал)

М + ¢ до - химически потенциал на йон в разтвор в стандартната състояние; Тази стойност е постоянна при дадена температура.

Първият план от дясната страна на уравнение при постоянна Т р и - постоянна (за метален електрод, това количество е почти независим от налягане). Тя може да бъде определена от символ E о.

разреденият разтвор може да бъде заместен вместо активното концентрацията (а + ® m + в + N + ..) в зависимост от избора и концентриращи стъпки, съответно стандартната състояние за активност, например:

Уравнение (2) е получен Нернст (1888) по друг начин. Това уравнение, както и по-общо уравнение (1) се нарича потенциала електрод на уравнението Нернст.

Е о - е електрод потенциал по отношение на активността на разтвора на съответните йони равни на 1. Това се нарича стандартната потенциал електрод зависи от температурата.

Заместването на стойността на F и преминаване от природен десетични логаритми за получаване на п = 1 и Т = 298 К