Гальванические элементы

Июль 22, 2022

Главная
Химия
Гальванические элементы

Содержание

2. План лекции Общие понятия Расчет ЭДС гальванических элементов Диффузионный потенциал Мембранный потенциал Потенциометрия
3. Гальванический элемент Устройство, состоящее из двух электродов, дающее возможность получать электрический ток в результате химической реакции
4. Цинк-медный гальванический элемент Якоби-Даниэля Катод (Сu): Cu2+ + 2e- = Cu° Анод (Zn): Zn° = Zn2+
5. ЭДС гальванического элемента, составленного из двух металлов Из потенциала положительно заряженного электрода вычитают потенциал отрицательно заряженного
6. ЭДС зависит от: Положения металлов в ряду напряжений Соотношения ионов взятых растворов
7. Концентрационный гальванический элемент Гальванический элемент, состоящий из одинаковых полуэлементов, различающихся только концентрациями растворенного вещества Анод: Ag°
8. ЭДC концентрационного гальванического элемента ЭДС = ЕAg1 – EAg2 0,2T ЕAg1 = E°Ag1 + -------- lg
9. Измеряя ЭДС концентрационного элемента можно практически определить: Активность ионов Коэффициент активности ионов Неизвестную концентрацию раствора а
10. Пример Цепь из двух водородных электродов: нормального – электрод сравнения и заполненного исследуемым раствором с неизвестной
11. Диффузионный потенциал Разность потенциалов, возникающая на границе раздела между двумя неодинаковыми по составу или по концентрации
12. Диффузионный потенциал усредняет скорости движения ионов при сохранении скачка потенциала на границе раздела растворов разной концентрации
13. Диффузионные потенциалы в биологических объектах Потенциал повреждения (поврежденная ткань заряжается отрицательно) составляет 30 – 40 мВ
14. Межфазовые потенциалы Возникают: На границе раздела между двумя несмешивающимися жидкостями; обусловлены неодинаковой растворимостью в них веществ
15. Мембранный потенциал Потенциал, возникающий на мембране с избирательной проницаемостью (пропускающей только ионы одного знака), разделяющей два
16. Потенциал покоя мембранный потенциал, возникающий между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны, находящейся в невозбужденном состоянии:
17. Возбужденное состояние клетки ↑ проницаемость мембраны для ионов Na+ Перемена знака на поверхности мембраны – деполяризация:
18. Потенциал действия Разность между потенциалом покоя и зарядом мембраны в возбужденном состоянии (амплитуда колебания мембранного потенциала)
19. Потенциометрия Физико-химический метод анализа, в основе которого лежит измерение ЭДС цепи, составленной из индикаторного электрода и
20. Методы потенциометрии Прямые – определение активности и концентрации ионов или веществ в растворе Косвенные – определение
21. Прямая потенциометрия Электроды сравнения – электроды, потенциал которых практически постоянен, легко воспроизводим и не зависит от
22. Индикаторные электроды Мембранные: ионоселективные – способны определять в растворе концентрацию одного иона С твердыми мембранами Стеклянный
23. Стеклянный электрод Плюсы: Быстро устанавливается потенциал рН = -2 – 12; Т = 0 - 100°С
24. Ионоселективные электроды Действие основано на возникновении мембранного потенциала на мембране с избирательной чувствительностью к данному иону
25. Мембранный электрод С твердыми мембранами – метеллическая или кристаллическая пластинка, содержащая тот ион, который нужно определить
26. Ферментные электроды Мочевино-селективный уреаза СО(NH2)2 → NH4+ Пенициллино-селективный пенициллиназа Пенициллин → пенициллиновая кислота Позволяют определять глюкозу,
27. Косвенная потенциометрия (потенциометрическое титрование) График зависимости ЭДС цепи от объема титранта График изменения приращения потенциала на
29. Скачать презентацию

Слайд 2

План лекции
Общие понятия
Расчет ЭДС гальванических элементов
Диффузионный потенциал
Мембранный потенциал
Потенциометрия

Слайд 3

Гальванический элемент
Устройство, состоящее из двух электродов, дающее возможность получать электрический ток

в результате химической реакции

Слайд 4

Цинк-медный гальванический элемент Якоби-Даниэля
Катод (Сu):
Cu2+ + 2e- = Cu°
Анод (Zn):
Zn° =

Zn2+ + 2e-

Слайд 5

ЭДС гальванического элемента, составленного из двух металлов
Из потенциала положительно заряженного электрода

вычитают потенциал отрицательно заряженного электрода
ЭДС = Еcu - ЕZn
0,2T
Еcu = E°Cu + -------- lg a(Cu2+)
n
0,2T
ЕZn = E°Zn + -------- lg a(Zn2+)
n
0,2T a(Cu2+)
ЭДС = E°Cu - E°Zn + ----------- lg -----------
n a(Zn2+)

Слайд 6

ЭДС зависит от:
Положения металлов в ряду напряжений
Соотношения ионов взятых растворов

Слайд 7

Концентрационный гальванический элемент
Гальванический элемент, состоящий из одинаковых полуэлементов, различающихся только концентрациями

растворенного вещества
Анод:
Ag° → Ag+ + 1e-
Катод:
Ag+ + 1e- → Ag°

Слайд 8

ЭДC концентрационного гальванического элемента
ЭДС = ЕAg1 – EAg2
0,2T
ЕAg1 = E°Ag1

+ -------- lg a(Ag1)
n
0,2T
ЕAg2 = E°Ag2 + -------- lg a(Ag2)
n
0,2T a(Ag1)
ЭДС = ----------- lg -----------
n a(Ag2)
ЭДС элемента зависит от соотношения активностей ионов и быстро падает во времени

Слайд 9

Измеряя ЭДС концентрационного элемента можно практически определить:
Активность ионов
Коэффициент активности ионов
Неизвестную

концентрацию раствора
а = f ⋅ C

Слайд 10

Пример
Цепь из двух водородных электродов: нормального – электрод сравнения и заполненного

исследуемым раствором с неизвестной концентрацией Н+ – электрод определения
ЭДС = ЕН° – ЕНХ; ЕН° = 0;
0,2Т
ЕНХ = ЕН° + ---------lg[H+]
n
0,2Т
ЭДС = 0 – 0 – ---------lg[H+]; ЭДС = 0,2Т⋅рН
n
ЭДС
рН = ----------
0,2Т

Слайд 11

Диффузионный потенциал
Разность потенциалов, возникающая на границе раздела между двумя неодинаковыми по

составу или по концентрации растворами
l(H+) = 315 Ом-1⋅см2
l(Cl-) = 65,5 Ом-1⋅см2

Слайд 12

Диффузионный потенциал усредняет скорости движения ионов при сохранении скачка потенциала на

границе раздела растворов разной концентрации
В результате движения ионов в электролитическом мостике возникает диффузионный потенциал, направленный противоположно ЭДС гальванического элемента
Его влияние устраняют, включая между растворами электролитов насыщенный раствор KCl или KNO3, так как подвижности ионов примерно одинаковы:
l (K+) = 64,4 Ом-1⋅см2
l (Cl-) = 65,5 Ом-1⋅см2

Слайд 13

Диффузионные потенциалы в биологических объектах
Потенциал повреждения (поврежденная ткань заряжается отрицательно) составляет

30 – 40 мВ

Слайд 14

Межфазовые потенциалы
Возникают:
На границе раздела между двумя несмешивающимися жидкостями; обусловлены неодинаковой растворимостью

в них веществ
На поверхности макромолекул в результате избирательного сродства поверхности к различным ионам

Слайд 15

Мембранный потенциал
Потенциал, возникающий на мембране с избирательной проницаемостью (пропускающей только ионы

одного знака), разделяющей два раствора различного состава
– СОО- : катионы
– NH3+ : анионы

Слайд 16

Потенциал покоя
мембранный потенциал, возникающий между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны,

находящейся в невозбужденном состоянии:
–(70-80) мВ

Слайд 17

Возбужденное состояние клетки
↑ проницаемость мембраны для ионов Na+
Перемена знака на поверхности

мембраны – деполяризация:
+(40-60) мВ

Слайд 18

Потенциал действия
Разность между потенциалом покоя и зарядом мембраны в возбужденном состоянии

(амплитуда колебания мембранного потенциала)
(120 – 140 мВ)
В результате активной работы К+ / Na+ насоса наступает реполяризация – клетка возвращается в состояние покоя

Слайд 19

Потенциометрия
Физико-химический метод анализа, в основе которого лежит измерение ЭДС цепи, составленной

из индикаторного электрода и электрода сравнения

Слайд 20

Методы потенциометрии
Прямые – определение активности и концентрации ионов или веществ в

растворе
Косвенные – определение концентрации неизвестного вещества при добавлении к нему другого (потенциометрическое титрование)

Слайд 21

Прямая потенциометрия
Электроды сравнения – электроды, потенциал которых практически постоянен, легко воспроизводим

и не зависит от протекания побочных реакций
Электроды определения – электроды, потенциал которых зависит от активности (концентрации) анализируемых ионов и практически не зависит от содержания других ионов в растворе
Используют для измерения рН, концентрации биологически активных ионов: H+, Na+, K+, NH4+, Ca2+, NO3-, различных веществ в биологических средах

Слайд 22

Индикаторные электроды
Мембранные: ионоселективные – способны определять в растворе концентрацию одного иона
С

твердыми мембранами
Стеклянный
С жидкими мембранами
Молекулярно-селективные – позволяют определять концентрацию молекул вещества (ферментные – мембрана содержит определенный фермент)

Слайд 23

Стеклянный электрод
Плюсы:
Быстро устанавливается потенциал
рН = -2 – 12; Т = 0

- 100°С
Можно применять в агрессивных средах (кроме HF)
Минусы:
Хрупкость
Большое внутреннее сопротивление

Слайд 24

Ионоселективные электроды
Действие основано на возникновении мембранного потенциала на мембране с избирательной

чувствительностью к данному иону
(калиевый, нитратный)
Ионоселективных электродов с четкой выраженностью к определенным ионам насчитывается более 20 (К+, Ca2+, Pb2+, Cu2+, Cl-, NO3-, ClO4-, CNS-, S2-, CN-, F- и др.)

Слайд 25

Мембранный электрод
С твердыми мембранами – метеллическая или кристаллическая пластинка, содержащая тот

ион, который нужно определить в растворе
С жидкими мембранами – пористый материал, пропитанный ионогенным веществом

Слайд 26

Ферментные электроды
Мочевино-селективный
уреаза
СО(NH2)2 → NH4+
Пенициллино-селективный
пенициллиназа
Пенициллин → пенициллиновая кислота
Позволяют определять глюкозу, антибиотики, витамины,

гормоны, аминокислоты и другие БАВ

Слайд 27

Косвенная потенциометрия (потенциометрическое титрование)
График зависимости ЭДС цепи от объема титранта
График изменения

приращения потенциала на единицу добавляемого титранта

Гальванические элементы

Содержание

План лекцииОбщие понятияРасчет ЭДС гальванических элементовДиффузионный потенциалМембранный потенциалПотенциометрия

Гальванический элементУстройство, состоящее из двух электродов, дающее возможность получать электрический ток

Цинк-медный гальванический элемент Якоби-ДаниэляКатод (Сu):Cu2+ + 2e- = Cu°Анод (Zn):Zn° =

ЭДС гальванического элемента, составленного из двух металловИз потенциала положительно заряженного электрода

ЭДС зависит от:Положения металлов в ряду напряженийСоотношения ионов взятых растворов

Концентрационный гальванический элементГальванический элемент, состоящий из одинаковых полуэлементов, различающихся только концентрациями

ЭДC концентрационного гальванического элементаЭДС = ЕAg1 – EAg2 0,2TЕAg1 = E°Ag1

Измеряя ЭДС концентрационного элемента можно практически определить: Активность ионовКоэффициент активности ионовНеизвестную

ПримерЦепь из двух водородных электродов: нормального – электрод сравнения и заполненного

Диффузионный потенциалРазность потенциалов, возникающая на границе раздела между двумя неодинаковыми по

Диффузионный потенциал усредняет скорости движения ионов при сохранении скачка потенциала на

Диффузионные потенциалы в биологических объектахПотенциал повреждения (поврежденная ткань заряжается отрицательно) составляет

Межфазовые потенциалыВозникают:На границе раздела между двумя несмешивающимися жидкостями; обусловлены неодинаковой растворимостью

Мембранный потенциалПотенциал, возникающий на мембране с избирательной проницаемостью (пропускающей только ионы

Потенциал покоямембранный потенциал, возникающий между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны,

Возбужденное состояние клетки↑ проницаемость мембраны для ионов Na+Перемена знака на поверхности

Потенциал действияРазность между потенциалом покоя и зарядом мембраны в возбужденном состоянии

ПотенциометрияФизико-химический метод анализа, в основе которого лежит измерение ЭДС цепи, составленной

Методы потенциометрииПрямые – определение активности и концентрации ионов или веществ в

Прямая потенциометрияЭлектроды сравнения – электроды, потенциал которых практически постоянен, легко воспроизводим

Индикаторные электродыМембранные: ионоселективные – способны определять в растворе концентрацию одного ионаС

Стеклянный электродПлюсы:Быстро устанавливается потенциалрН = -2 – 12; Т = 0

Ионоселективные электродыДействие основано на возникновении мембранного потенциала на мембране с избирательной

Мембранный электродС твердыми мембранами – метеллическая или кристаллическая пластинка, содержащая тот

Косвенная потенциометрия (потенциометрическое титрование)График зависимости ЭДС цепи от объема титрантаГрафик изменения

Похожие презентации