Электродные потенциалы

Июль 21, 2022

Главная
Химия
Электродные потенциалы

Содержание

2. План лекции Процессы на границе металл / вода, металл / раствор Электродный потенциал Уравнение Нернста Водородный
3. Поверхностное растворение металла
4. Двойной электрический слой Упорядоченное расположение противоположно заряженных частиц на границе раздела фаз
5. Устанавливается подвижное равновесие (скорость растворения = скорости осаждения) Образовавшаяся пограничная разность потенциалов получила название электродного потенциала
6. Процессы на границе металл/раствор Выход катионов из металла Осаждение катионов соли на металлической пластинке Преобладание того
7. Химически активные металлы (Zn, Mg, Al, Fe) характеризуются большими величинами растворимости. При любых больших концентрациях их
8. Уравнение Нернста 2,3RT 2,3RT E = ----------- ⋅ lgK + ---------- ⋅ lg a nF nF
9. Стандартный электродный потенциал (Е°) Потенциал, возникающий на границе металл / раствор при активности катионов металла в
10. Ряд напряжений Расположение металлов в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов
11. Водородный электрод H2 ⮀ 2H+ + 2e- 2H+ + 2e- ⮀ H2 р Н2 = 1
12. Недостатки стандартного водородного электрода Трудно изготавливать, сохранять и поддерживать в рабочем состоянии Водород должен быть химически
13. Названия электродов Анод – электрод, на котором протекает реакция окисления, т.е. отдача электронов; активный металл, заряд
14. Хлорсеребряный электрод AgCl → Ag+ + Cl- Ag+ + е- → Ag° KCl → K+ +
15. Классификация электродов Электроды I типа Электродный потенциал создается на границе металл / раствор в результате окислительно-восстановительной
16. Ионометаллические электроды 1-го рода: электроды, обратимые относительно или катиона или аниона (цинковый, медный, газовые). Представляет собой
17. Окислительно-восстановительные электроды Электроды, в которых материал электрода в окислительно-восстановительном процессе не участвует; он является только переносчиком
18. Если в системе преобладает окисленная форма – будет идти процесс восстановления («+») Fe3+ + e- →
19. Уравнение Нернста-Петерса 0,2Т [OX] Eо-в = Е°о-в + ---------- ⋅ lg----------- n [Red] n – количество
20. I вида: ОХ +zе- ⮀ Red II вида: ОХ +zе- + mН+ ⮀ Red 0,2Т [OX][H+]m
21. Электроды II типа Электродный потенциал возникает на границе раздела двух растворов, отделенных мембраной с избирательной проницаемостью
22. Стандартные О-В потенциалы Характеризуют способность системы функционировать в качестве окислителя или восстановителя
23. О-В системы в живых организмах 0,2Т [пируват][H+]2 Ео-в = Е°о-в + ----------- ⋅ lg------------------- 2 [лактат]
25. Скачать презентацию

Слайд 2

План лекции
Процессы на границе металл / вода, металл / раствор
Электродный потенциал
Уравнение

Нернста
Водородный электрод
Классификация электродов
Уравнение Нернста-Петерса
О-В системы в живых организмах

Слайд 3

Поверхностное растворение металла

Слайд 4

Двойной электрический слой
Упорядоченное расположение противоположно заряженных частиц на границе раздела фаз

Слайд 5

Устанавливается подвижное равновесие (скорость растворения = скорости осаждения)
Образовавшаяся пограничная разность потенциалов

получила название электродного потенциала Е (лат. рotentia – возможность, мощь)

Слайд 6

Процессы на границе металл/раствор
Выход катионов из металла
Осаждение катионов соли на металлической

пластинке
Преобладание того или иного процесса объясняется:
Энергией связи катиона металла в кристаллической решетке
Энергией связи между катионом и диполями воды

Слайд 7

Химически активные металлы (Zn, Mg, Al, Fe) характеризуются большими величинами растворимости.

При любых больших концентрациях их солей, которые можно получить практически, эти металлы всегда будут в большей или меньшей степени растворяться, а возникающие при этом электродные потенциалы будут отрицательными (Е < 0)
Величины растворимости химически малоактивных металлов (Cu, Hg, Ag, Au, Pt) ничтожно малы. Даже при малых концентрациях солей этих металлов на границе металл / раствор будет преобладать процесс осаждения ионов металла из раствора на металлическую поверхность (Е > 0)

Слайд 8

Уравнение Нернста
2,3RT 2,3RT
E = ----------- ⋅ lgK + ---------- ⋅

lg a
nF nF
Е – электродный потенциал
R = 8,31 Дж/моль⋅К
F = 96 500 Кл – число Фарадея
К – константа, характеризующая природу металла
а – активность катиона металла

Слайд 9

Стандартный электродный потенциал (Е°)
Потенциал, возникающий на границе металл / раствор при

активности катионов металла в растворе 1 моль/л и температуре 298 К
2,3RT
Е = Е° + ----------- ⋅ lg a(К+)
nF
0,2Т
Е = Е° + ----------- ⋅ lg a(К+)
n
Зависит от природы металла, от заряда катиона, от активности иона, от температуры

Слайд 10

Ряд напряжений
Расположение металлов в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов

Слайд 11

Водородный электрод
H2 ⮀ 2H+ + 2e-
2H+ + 2e- ⮀ H2
р

Н2 = 1
а(Н+) = 1
Т = 298 К
ЕН° = 0

Слайд 12

Недостатки стандартного водородного электрода
Трудно изготавливать, сохранять и поддерживать в рабочем состоянии
Водород

должен быть химически чистым
Давление и реакция среды должны быть постоянными

Слайд 13

Названия электродов
Анод – электрод, на котором протекает реакция окисления, т.е. отдача

электронов; активный металл, заряд отрицательный
Катод – электрод, на котором протекает реакция восстановления, т.е. присоединение электронов, заряд положительный

Слайд 14

Хлорсеребряный электрод
AgCl → Ag+ + Cl-
Ag+ + е- → Ag°
KCl →

K+ + Cl-
Раствор хлорида калия – насыщенный (Е° = +222 мВ)

Слайд 15

Классификация электродов Электроды I типа
Электродный потенциал создается на границе металл / раствор

в результате окислительно-восстановительной реакции
Ионометаллические – потенциал возникает в результате обмена ионами
Окислительно-восстановительные (редокс-электроды) – в результате обмена электронами

Слайд 16

Ионометаллические электроды
1-го рода: электроды, обратимые относительно или катиона или аниона (цинковый,

медный, газовые). Представляет собой металл, опущенный в раствор собственной соли
2-го рода: электроды, обратимые относительно и катиона и аниона. Электродный потенциал зависит от концентрации катиона и аниона (хлорсеребряный). Представляют собой трехфазную систему, в которой металл покрыт труднорастворимой солью и погружен в раствор, содержащий анионы этой соли

Слайд 17

Окислительно-восстановительные электроды
Электроды, в которых материал электрода в окислительно-восстановительном процессе не участвует;

он является только переносчиком электронов
Представляют собой систему, содержащую окисленную и восстановленную формы одного и того же вещества. В его раствор опущен инертный металлический электрод (Pt, Au), который является или поставщиком электронов или их переносчиком

Слайд 18

Если в системе преобладает окисленная форма – будет идти процесс восстановления

(«+»)
Fe3+ + e- → Fe2+
Если в системе преобладает восстановленная форма – будет идти процесс окисления («–»)
Fe2+ → Fe3+ + e-

Слайд 19

Уравнение Нернста-Петерса
0,2Т [OX]
Eо-в = Е°о-в + ---------- ⋅ lg-----------
n

[Red]
n – количество электронов, которые передаются от одной формы к другой
Е°о-в – потенциал окислительно-восстановительной системы, в которой соотношение окисленной и восстановленной форм = 1

Слайд 20

I вида: ОХ +zе- ⮀ Red
II вида: ОХ +zе- + mН+

⮀ Red
0,2Т [OX][H+]m
Eо-в = Е°о-в + ---------- ⋅ lg----------------
n [Red]

Слайд 21

Электроды II типа
Электродный потенциал возникает на границе раздела двух растворов, отделенных

мембраной с избирательной проницаемостью для отдельных ионов – мембранные электроды (ферментные)

Слайд 22

Стандартные О-В потенциалы
Характеризуют способность системы функционировать в качестве окислителя или восстановителя

Слайд 23

О-В системы в живых организмах
0,2Т [пируват][H+]2
Ео-в = Е°о-в + -----------

⋅ lg-------------------
2 [лактат]
Е°о-в = -0,185 В

Электродные потенциалы

Содержание

План лекцииПроцессы на границе металл / вода, металл / растворЭлектродный потенциалУравнение

Поверхностное растворение металла

Двойной электрический слойУпорядоченное расположение противоположно заряженных частиц на границе раздела фаз

Устанавливается подвижное равновесие (скорость растворения = скорости осаждения)Образовавшаяся пограничная разность потенциалов

Процессы на границе металл/растворВыход катионов из металлаОсаждение катионов соли на металлической

Химически активные металлы (Zn, Mg, Al, Fe) характеризуются большими величинами растворимости.

Уравнение Нернста 2,3RT 2,3RTE = ----------- ⋅ lgK + ---------- ⋅

Стандартный электродный потенциал (Е°)Потенциал, возникающий на границе металл / раствор при

Ряд напряженийРасположение металлов в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов

Водородный электродH2 ⮀ 2H+ + 2e-2H+ + 2e- ⮀ H2 р

Недостатки стандартного водородного электродаТрудно изготавливать, сохранять и поддерживать в рабочем состоянииВодород

Названия электродовАнод – электрод, на котором протекает реакция окисления, т.е. отдача

Хлорсеребряный электродAgCl → Ag+ + Cl-Ag+ + е- → Ag°KCl →

Классификация электродов Электроды I типаЭлектродный потенциал создается на границе металл / раствор

Ионометаллические электроды1-го рода: электроды, обратимые относительно или катиона или аниона (цинковый,

Окислительно-восстановительные электродыЭлектроды, в которых материал электрода в окислительно-восстановительном процессе не участвует;