Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Гальванические элементы. Электродные потенциалы и электродвижущая сила гальванического элемента. .

Теоретические сведения

Гальванический цепь в общем случае можно изобразить схемой

Электрод И /раствор и /раствор II /электрод II

Разность потенциалов между электродом и раствором называется электродным потенциалом, а между двумя растворами - диффузионным потенциалом. Через малую величину в расчетах обычно диффузионным потенциалом пренебрегают. Поэтому электродвижущая сила гальванического элемента определяется в основном разницей между электродными потенциалами его элементов.

Схему гальванического элемента принято размещать так, чтобы слева был тот электрод, потенциал которого больше.

Электродный потенциал электрода и рода (металла, погруженного в раствор, содержащий ионы того

же металла) вычисляется по уравнению Нернста.

Е = Е ° + РЛУпР ЬИ СМЕ + (1)

Где Е - потенциал электрода, В /

Е ° - стандартный потенциал электрода

Я - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж /'град моль)

Т - абсолютная температура, ° К

п - число электронов, теряет атом металла, превращаясь в ион (п равно валентности металла в данной соединении)

Р - число Фарадея (Р = 96500 Кл)

Сме + - концентрация катиона в растворе г ион /л

Так как при Т = 291 ° К (18 ° С) величина

КТ /Р 2,303 = 8,31 291 2., 303/96500 = 0,058

А при Т = 298 ° К (25 ° С)

КТ /Р 2,303 = 8,31 298 2., 303/96500 = 0,059, ^

Это уравнение Нернста можно записать

при18 ° С Е = Е ° + 0,058 /п ЬСМе + (2)

При25 ° С Е = Е ° + 0,059 /п 1 § СМЕ + (3)

Электродвижущая сила гальванического элемента вычисляется по уравнению (для 25 ° С)

Е = Е, - Е2 = Е ° '+ 0,059 /п, 1 § С, - (Е ° "+ 0,059 /п2 1 § С2) = Е0'-Е ° + 0,059 /п, 1 § С, -0,059 /Пг 1 § С2 (4)

Где Е0 'и Е ° "- нормальные электродные потенциалы металлов, п, и п2-валентности ионов, С-, и С2-концентрация ионов в растворе.

Если ПИ = п2, то электродвижущая сила гальванического элменты при 25 ° С равна

Е = Е ° И - Е ° 2 + 0,059 /п, 1 § С, /С2 (5)

А при 18 ° С

Е = Е °, - Е ° 2 + 0,058 /п, 1 § С, /С2 (6) ^

Измерение ЭДС гальванического элемента обычно осуществляют компенсационным методом, при этом ЭДС исследуемого элемента Эх вычисляют по формуле:

Эх = Егоах /аго (7)

где Эш - электродвижущая сила нормального элемента Вестона

ах - отрезок реохорда, на котором падение напряжения аккумулятора равен ЭДС исследуемого элемента

аш - отрезок реохорда, на котором падение напряжения аккумулятора равен ЭДС нормального элемента Вестона.

При 25 ° Сеш = 1,0-181 В, тогда

Ев = 1,0181 ах /ата (').

при 18 ° С

Эш = 1,0183 В, тогда

Эш-1, 0183, х /аго; (7 ")

Гальванический элемент состоит из двух пластинок одного и того же металла, погруженных в растворы солей этого же металла, но с разной концентрацией ионов, называются концентрационным

элемента. "" ^ "- ~ Л-

ЭДС концентрационного элемента при температуре 18 ° С вычисляем по формуле.

Еконц = 0,058 /п 18 СИ /Са (8)

где n - валентность иона

СИ и С2 - концентрации ионов металла в растворах,; '

Концентрационный цепь может быть составлен из двух водородных электродов погруженных в растворы с различным содержанием Н '+.

При определении водородного показателя раствора могут быть составлены различные цепи. Если электрическая цепь состоит из водородного электрода, погруженного в исследуемый раствор и нормального водородного электрода, то водородный показатель раствора при 18 ° С вычисляется по формуле:

рН = Е "/0,058" (9)

Где ЕЯ - ЭДС цепи, измеренного методом компенсации

Если вместо нормального водородного электрода применять каломельный с 1н раствором КСИ, то водородный показатель раствора при 18 ° С вычисляют по формуле:

. РН = Еп-Ее /0,058 (10)

где Ее - стандартная ЭДС цепи, состоящей из водородного и каломельного электрода.

Ее = 0,2845 В _

При использовании насыщенного каломельного электрода (18 ° С)

Ее = 0,2483 В '- ..

Для растворов, рН которых> 8, можно применять хингидронн-водородный, хингидронно-каломельный или хингидронно-хингидронний цепь.

Водородный показатель для таких цепей вычисляется по формуле (18 ° С):

рН = Эл-Ев /0,058 (11)

где Ее - стандартная ЭДС данной цепи

Для хингидронно-углеродной цепи

Ее = 0,6940 В

Для хингидронно-каломельного

Ее = 0,4457 В

Для хингидронно-хингидронного цепи водородный показатель одного из растворов должен быть известен. Обычно применяют буферную смесь 10 см3 ОД н НСИ с 90 см3 0,1 н КСИ, для которой рН = 2,08. В этом случае при 18 ° С

ОН = ОНбуф + РНР-на

рН = 2,08 + Эл /0,058 (12)

,, заборов & оО

Загрузка...

Страницы: 1 2 3 4 5