Электропроводность растворов и электрохимия

Июль 26, 2022

Главная
Химия
Электропроводность растворов и электрохимия

Содержание

2. Проводники I типа Металлы, сплавы. Переносчики тока – элетроны Нет переноса вещества II типа Расплавы солей,
3. Сила тока, напряжение и сопротивление проводников связано уравнением: I = U/R
4. Электропроводность – способность вещества проводить электрический ток L = 1/R [ом-1] Зависит от: 1) природы электролита
5. Электропроводность Удельная χ = 1/ρ [ом-1⋅м-1] χ-каппа Молярная λ = 1000 χ /C [ом-1⋅м2⋅моль-1] λ -
6. Известно, что: R = ρ ⋅ l/S, или ρ = R⋅S / l, иначе L =
7. Удельная электропроводность – электропроводность раствора, заключенного между 2-мя параллельными электродами площадью 1м2 и расположенными на расстоянии
8. Зависимость электропроводности от концентрации электролита.
9. Молярная электропроводность – электропроводность объема раствора, содержащего 1 моль/л электролита, находящегося между 2-мя параллельными электродами на
10. Молярная (эквивалентная) электропроводность возрастает с разбавлением. При С → 0 λ → max Причины: 1) исчезает
11. Молярная (эквивалентная) электропроводность при бесконечном разведении (λ∞) зависит только от скорости движения ионов. Кольрауш (1875 г)
12. Из всех катионов – катионы Н+ и анионов – гидроксид-ионы ОН- обладают аномально большой подвижностью. Имеет
13. При полной диссоциации электролита α=1, а λ=λ∞, отсюда α = λ / λ∞ Оствальд установил, что:
14. Организм человека можно отнести к группе своеобразных полимеров – биополимеров, это химические соединения, состоящие из большого
15. Живая ткань, особенно ткань нервной системы, обладает сложнейшей комплексной электропроводностью. На практике в качестве диагностического признака
16. Электропунктурная диагностика (ЭПД) – метод диагностики заболеваний, основанный на измерении электропроводности биологически активных точек (БАТ). Реография
17. Кондуктометрия – метод исследования, основанный на измерении электропроводности Первичная Вторичная кондуктометрия кондуктометрия Определение α, К (кондуктометрическое
18. NaОН + HСl → NaCl + H2O Кривая кондуктометрического титрования.
19. Электрохимия изучает взаимное превращение химической энергии в электрическую и наоборот. 2 типа электрохимии Химическая Химическая энергия
20. В электрическую энергию можно превратить энергию только окислительно-восстановительного процесса. Гальванический элемент – это устройство, в котором
21. Электрохимические цепи – системы, состоящие из двух электродов, помещенных в раствор электролита или в два разных
22. Гальванические элементы Химические Концентрационные В химических цепях источником электрической энергии является энергия Гиббса, протекающей в системе
23. В гальваническом элементе есть: - металл (электрод) – проводник I рода - раствор электролита – проводник
24. Элемент Якоби-Даниэля
25. Работа гальванического элемента можно рассматривать как результат окислительно- восстановительной реакции Zn – 2e → Zn2+ ΔGo
26. Электродвижущая сила (Е) гальванического элемента равна разности потенциалов правого и левого электродов Е = ϕправ -
27. Если ЭДС элемента положительна, то реакция протекает самопроизвольно, т.е. Е > 0 и ΔG где z
28. При погружении металла в воду или раствор его соли часть ионов металла Мz+ переходит в раствор.
29. Абсолютное значение электродного потенциала определить невозможно. На практике измеряют разность потенциалов исследуемого электрода и некоторого стандартного
30. Устройство водородного электрода
31. Концентрационные элементы состоят из двух одинаковых электродов, помещенных в растворы с разной концентрацией соли С1 и
32. Все используемые электроды делят: 1) Электроды I рода, они обратимы относительно катионов. Это металлические электроды, опущенные
33. К электродам сравнения относят: 1) водородный электрод. 2) хлорсеребряный электрод. 3) каломельный электрод. Хлорсеребряный электрод состоит
34. Окислительно-восстановительные (редокс) электроды – такие полуэлементы, в которых материал электрода (Pt, Pd) в реакции не участвует,
35. Потенциометрия – метод исследования, в основе которого лежит измерение ЭДС гальванического элемента, составленного из индикаторного электрода
36. Для определения рН раствора составляется гальванический элемент. Для 2Н+ + 2е ↔ Н2
37. Кривые потенциометрического титрования
39. Скачать презентацию

Слайд 2

Проводники
I типа
Металлы, сплавы.
Переносчики тока – элетроны
Нет переноса вещества
II типа
Расплавы солей,

щелочей, оксидов металлов и водные растворы кислот, щелочей и солей.
Переносчики тока – ионы (катионы и анионы)
Происходит перенос вещества
Электролиты – проводники II рода

Слайд 3

Сила тока, напряжение и сопротивление проводников связано уравнением:
I = U/R

Слайд 4

Электропроводность – способность вещества проводить электрический ток
L = 1/R [ом-1]
Зависит

от: 1) природы электролита
2) природы растворителя
3) концентрации
4) температуры

Слайд 5

Электропроводность
Удельная
χ = 1/ρ [ом-1⋅м-1]
χ-каппа
Молярная
λ = 1000 χ /C
[ом-1⋅м2⋅моль-1]
λ -

лямбда

Слайд 6

Известно, что:
R = ρ ⋅ l/S, или
ρ = R⋅S / l,

иначе
L = S / (ρ ⋅ l)
L = χ ⋅ S / l

Слайд 7

Удельная электропроводность – электропроводность раствора, заключенного между 2-мя параллельными электродами площадью

1м2 и расположенными на расстоянии 1 м друг от друга.

Слайд 8

Зависимость электропроводности от концентрации электролита.

Слайд 9

Молярная электропроводность – электропроводность объема раствора, содержащего 1 моль/л электролита, находящегося

между 2-мя параллельными электродами на расстоянии 1 м.
λ = 1000 χ /C [ом-1⋅м2⋅моль-1]

Слайд 10

Молярная (эквивалентная) электропроводность возрастает с разбавлением.
При С → 0 λ →

max
Причины: 1) исчезает межионное взаимодействие (сильные электролиты)
2) степень диссоциации становится равной 1 (α→1) (слабые электролиты)

Слайд 11

Молярная (эквивалентная) электропроводность при бесконечном разведении (λ∞) зависит только от скорости

движения ионов.
Кольрауш (1875 г) установил:
λ∞ = λ+∞ + λ-∞ , где
λ+∞ = F ⋅ U+ и λ-∞ = F ⋅ U-
U+ и U- абсолютные скорости движения катиона и аниона при бесконечном разбавлении и напряженности электрического поля 1 В/м.
λ+∞ и λ-∞ - предельные подвижности катиона и аниона;
F = 96500 Кл (число Фарадея)

Слайд 12

Из всех катионов – катионы Н+ и анионов – гидроксид-ионы ОН-

обладают аномально большой подвижностью.
Имеет место эстафетный механизм проводимости этих ионов.

Слайд 13

При полной диссоциации электролита
α=1, а λ=λ∞, отсюда α = λ /

λ∞
Оствальд установил, что:
Кд = (λ / λ∞)⋅ С / (1- λ / λ∞)
Иначе
Кд = (α2 С) / (1-α) – Закон разведения

Слайд 14

Организм человека можно отнести к группе своеобразных полимеров – биополимеров, это

химические соединения, состоящие из большого числа структурных единиц.
Главная особенность живой ткани состоит в непрерывно совершающемся обмене веществ.

Слайд 15

Живая ткань, особенно ткань нервной системы, обладает сложнейшей комплексной электропроводностью.
На практике

в качестве диагностического признака используется величина электросопротивления биотканей, нежели проводимость.
Это удельное сопротивление
Биоткань Удельное сопротивление
Кровь 1,66 ом.м.
Нервная ткань 14,3
Мышечная ткань 2,0
Жировая ткань 33,3

Слайд 16

Электропунктурная диагностика (ЭПД) – метод диагностики заболеваний, основанный на измерении электропроводности

биологически активных точек (БАТ).
Реография – метод исследования кровенаполнения органов или отдельных участков тела на основе регистрации их импеданса (полного сопротивления биотканей).
Реокардиография – метод исследования сердечной деятельности, основанной на измерении изменений импеданса грудной клетки.
Реоэнцефалография – метод исследования мозгового кровообращения.

Слайд 17

Кондуктометрия – метод исследования, основанный на измерении
электропроводности
Первичная Вторичная
кондуктометрия кондуктометрия

Определение α, К (кондуктометрическое
слабых электролитов титрование)
ПР осадков

Слайд 18

NaОН + HСl → NaCl + H2O
Кривая кондуктометрического титрования.

Слайд 19

Электрохимия изучает взаимное превращение химической энергии в электрическую и наоборот.
2 типа

электрохимии
Химическая Химическая
энергия реакций реакция идет под
переходит в элект- действием элект-
рическую энергию рического тока
(гальванические эле- (электролиз)
менты, аккумуляторы)

Слайд 20

В электрическую энергию можно превратить энергию только окислительно-восстановительного процесса.
Гальванический элемент –

это устройство, в котором происходит превращение химической энергии в электрическую.
Состоит из 2-х электродов, на одном идет процесс окисления, на другом – процесс восстановления.

Слайд 21

Электрохимические цепи – системы, состоящие из двух электродов, помещенных в раствор

электролита или в два разных раствора, находящихся в контакте друг с другом.
Электродный процесс – перенос заряда через границу между электродом и электролитом.
Их два вида:
1) Возникновение разности потенциалов и электрического тока (гальванические элементы).
2) Разложение электролитов при пропускании тока (электролиз).

Слайд 22

Гальванические элементы
Химические
Концентрационные
В химических цепях источником электрической энергии является энергия Гиббса, протекающей

в системе токообразующей ОВР.
Реакции окисления и восстановления протекают на разных электродах, т.е. пространственно разделены.
Анод – электрод, где происходит окисление;
Катод – электрод на котором происходит восстановление.

Слайд 23

В гальваническом элементе есть:
- металл (электрод) – проводник I рода
- раствор

электролита – проводник II рода
На поверхности контакта 2-х проводящих фаз наблюдается скачок потенциала.
Потенциал (сила, мощность) – величина, характеризующая электрическое состояние на поверхности проводника.
Сумма скачков потенциала на всех границах раздела фаз равновесной электрической системы – электродвижущая сила (ЭДС) элемента

Слайд 24

Элемент Якоби-Даниэля

Слайд 25

Работа гальванического элемента можно рассматривать как результат окислительно- восстановительной реакции
Zn –

2e → Zn2+ ΔGo = -146 кДж
Сu2+ + 2e → Cuo ΔGo = -66 кДж
Суммарно: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cuo
ΔGреакции = -212 кДж
Формула гальванического элемента
- Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu +

Слайд 26

Электродвижущая сила (Е) гальванического элемента равна разности потенциалов правого и левого

электродов
Е = ϕправ - ϕлев или Е = ϕокисл - ϕвосст
Электродвижущая сила (ЭДС) – максимальная разность потенциалов, достигаемая при обратимой реакции гальванического элемента.
Для элемента Даниэля-Якоби:
Е = ϕCu - ϕZn = 1,1 В

Слайд 27

Если ЭДС элемента положительна, то реакция протекает самопроизвольно, т.е.
Е > 0

и ΔG < 0 и ΔG = -zFE,
где z – число электронов,
F – число Фарадея

Слайд 28

При погружении металла в воду или раствор его соли часть ионов

металла Мz+ переходит в раствор. Металл заряжается отрицательно и возникает двойной электрический слой и скачок потенциала.
Потенциал (ϕ) электрода рассчитывается по формуле Нернста:
ϕ = ϕ0 + RT/zF ⋅ ln(aокисл/авосст),
где аокисл и авосст – активности окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в электродной реакции.
При аокисл = авосст = 1, ϕ = ϕ0 (стандартный потенциал электрода)

Слайд 29

Абсолютное значение электродного потенциала определить невозможно. На практике измеряют разность потенциалов

исследуемого электрода и некоторого стандартного электрода сравнения.
Стандартные условия:
а=1 моль/л, Т=298о К и Р=101,3 кПа.
Для водных растворов в качестве электрода сравнения взят стандартный водородный электрод.
Его потенциал принят равным 0.

Слайд 30

Устройство водородного электрода

Слайд 31

Концентрационные элементы состоят из двух одинаковых электродов, помещенных в растворы с

разной концентрацией соли С1 и С2.
Например:
Ag / AgNO3 // AgNO3 / Ag
С1 < С2.
ЭДС концентрационного элемента рассчитывают по формуле:
Е = RT / zF ⋅ ln(C1 / C2)
или E = 0,059 / z ln(C1 / C2)

Слайд 32

Все используемые электроды делят:
1) Электроды I рода, они обратимы относительно катионов.

Это металлические электроды, опущенные в растворы своих солей, а также водородный электрод.
2) Электроды II рода, они обратимы относительно анионов. Их еще называют электроды сравнения.
Электроды сравнения – электроды, потенциалы которых известны и постоянны в ходе измерений.

Слайд 33

К электродам сравнения относят:
1) водородный электрод.
2) хлорсеребряный электрод.
3) каломельный электрод.
Хлорсеребряный электрод

состоит из серебряной проволоки, покрытой солью AgCl и погруженный в раствор КСl.
Его схема: Ag, AgCl / Cl-
Электродная реакция: AgCl + e ↔ Ag + Cl-
Потенциал определяется: ϕ = ϕ0 - RT/zF ⋅ ln(aСl-)

Слайд 34

Окислительно-восстановительные (редокс) электроды – такие полуэлементы, в которых материал электрода (Pt,

Pd) в реакции не участвует, а является лишь переносчиком электронов между окисленной и восстановительной формами вещества.
Потенциал такого электрода называют редокс-потенциалом
ϕox/red = ϕ0 + RT/zF ⋅ ln(aox/ared )

Слайд 35

Потенциометрия – метод исследования, в основе которого лежит измерение ЭДС гальванического

элемента, составленного из индикаторного электрода и электрода сравнения.

На основании измеренной ЭДС находят потенциал индикаторного электрода, затем по уравнению Нернста-Петерса активность ионов

Потенциал индикаторного электрода позволяет определить конечную точку титрования

Слайд 36

Для определения рН раствора составляется гальванический элемент.
Для 2Н+ + 2е ↔

Н2

Слайд 37

Электропроводность растворов и электрохимия

Содержание

ПроводникиI типаМеталлы, сплавы.Переносчики тока – элетроныНет переноса веществаII типа Расплавы солей,

Сила тока, напряжение и сопротивление проводников связано уравнением:I = U/R

Электропроводность – способность вещества проводить электрический ток L = 1/R [ом-1]Зависит

ЭлектропроводностьУдельнаяχ = 1/ρ [ом-1⋅м-1] χ-каппаМолярнаяλ = 1000 χ /C[ом-1⋅м2⋅моль-1] λ -

Известно, что:R = ρ ⋅ l/S, илиρ = R⋅S / l,

Удельная электропроводность – электропроводность раствора, заключенного между 2-мя параллельными электродами площадью

Зависимость электропроводности от концентрации электролита.

Молярная электропроводность – электропроводность объема раствора, содержащего 1 моль/л электролита, находящегося

Молярная (эквивалентная) электропроводность возрастает с разбавлением.При С → 0 λ →

Молярная (эквивалентная) электропроводность при бесконечном разведении (λ∞) зависит только от скорости

Из всех катионов – катионы Н+ и анионов – гидроксид-ионы ОН-

При полной диссоциации электролитаα=1, а λ=λ∞, отсюда α = λ /

Организм человека можно отнести к группе своеобразных полимеров – биополимеров, это

Живая ткань, особенно ткань нервной системы, обладает сложнейшей комплексной электропроводностью.На практике

Электропунктурная диагностика (ЭПД) – метод диагностики заболеваний, основанный на измерении электропроводности

Кондуктометрия – метод исследования, основанный на измерении электропроводностиПервичная Вторичная кондуктометрия кондуктометрия

NaОН + HСl → NaCl + H2OКривая кондуктометрического титрования.

Электрохимия изучает взаимное превращение химической энергии в электрическую и наоборот.2 типа

В электрическую энергию можно превратить энергию только окислительно-восстановительного процесса.Гальванический элемент –