ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Направление электродных процессов из "Химическая термодинамика к курсу общей химии" Способность посылать ионы в раствор различна у различных металлов. Она зависит от количества энергии, необходимой для отрыва иона из кристаллической решетки металла и количества энергии, выделяющейся при гидратации иона. [c.111] При увеличении концентрации ионов 1меди в растворе равновесие смещается вправо, в результате чего происходит осаждение части ионов на пластинке в виде металлической меди. Вправо процесс может идти также и при увеличении концентрации электронов на пластинке. Присоединение пластинки к источнику электронов (генератор или батарея) приводит к осаждению меди на поверхности металла (процесс электролиза). [c.112] Состояние равновесия, таким образом, тесно связано с зарядом пластинки или, как говорят, с ее потенциалом Е. Определить абсолютное значение потенциала, как и абсолютное значение термодинамического потенциала, невозможно. Их можно только сравнивать. В качестве электрода сравнения всегда применяется так называемый водородный электрод, потенциал которого условно принят равным нулю. [c.112] При этом способе измерения потенциал будет равновесным только до момента включения вольтметра, так как при измерении прохождение тока через измерительный прибор приводит к падению потенциала (для установления равновесия требуется определенное время), а также начинают проходить электродные реакции, в результате которых концентрация цинка в растворе у цинкового электрода увеличивается, а концентрация ионов Н+ у платинового электрода уменьшается. [c.114] Существует и другой метод измерения потенциала, при котором ток в цепи не протекает и потенциалы на электродах сохраняются постоянными. Этот метод, называемый компенсационным, и заключается в том, что от внешнего источника тока на электроды подается напряжение, равное разности потенциалов между электродами, но противоположное по знаку. Ток в системе отсутствует и на электродах устанавливается состояние, максимально приближающееся к равновесному. Измерение потенциала сводится, таким образом, к измерению величины компенсирующего напряжения. Прибор для измерения потенциала, или э. д. с., таким методом называется потенциометром (рис. 29). [c.114] Теперь вместо цинковой пластинки возьмем медную и опустим ее в раствор соли меди с концентрацией ионов меди 1 г-ион/л. Измерительный прибор покажет разность потенциалов между медной и платиновой пластинками, равную +0,34 в, или, что то же, стандартный электродный потенциал меди равен +0,34 в. Положительное значение э. д. с. показывает, что водород на платине несет большую концентрацию электронов по сравнению с медью. [c.114] Используя электроды из различных металлов и соединяя их с водородным электродом, определяют их стандартные потенциалы. [c.115] Чтобы не писать каждый раз электродную реакцию, будем для краткости обозначать электроды так металл/катион , например 7ж 1п + или Си/Сц2+. [c.115] Расположим стандартные электродные потенциалы металлов в порядке уменьшения их отрицательного значения и повышения положительного, т. е. в порядке возрастания электродных потенциалов (табл. 16). [c.115] Эта реакция представляет собой не что иное, как процесс растворения цинка в растворе кислоты, который протекает самопроизвольно. [c.116] Электроны металла, образующиеся при самопроизвольном процессе перехода ионов в раствор, действуют точно так же, как электроны, подаваемые принудительно при электролизе от генератора или батареи. [c.117] Обычно не указывают концентраций растворов, что не совсем точно, но оправдывается тем, что изменение концентрации не слишком сильно сказывается на потенциале и для применяемых в лаборатории растворов всегда можно руководствоваться только относительным расположением металла (не учитывая его электродного потенциала) для предсказания возможности его растворения в кислоте. [c.117] Раньше были рассмотрены две гальванические цепи цинковый электрод — водородный электрод и медный электрод — водородный электрод. Электродвижущая сила первой цепи (или просто электродный потенциал цинка) равна —0,76 в, второй цепи (потенциал меди) равна -Ь0,34 в. [c.117] Так как э. д. с. может быть только положительной, то всегда для ее вычисления следует из большей алгебраической величины потенциала вычитать меньшую. [c.118] Из схемы на рис. 31 видно, что э. д. с. медь-цинкового элемента не зависит от способа ее определения — можно определять в отдельности потенциалы меди и цинка и вычитанием найти значение э. д. с., а можно составить цепь из цинкового и медного электродов и непосредственно определить э. д. с. В обоих случаях результат будет один и тот же. (Здесь видна глубокая аналогия с законом Гесса). Цинк посылает в раствор большее по сравнению с. медью количество катионов и соответственно его заряд будет выше, и электроны с цинковой пластинки переходят на медную, где, соединяясь с катионами меди, приводят к осаждению металлической меди. [c.118] Весь процесс в целом записывается уравнением Сй-+ + 2п = Си + 2п2+. [c.119] Из рассмотренных примеров видно, что для предсказания направления электродных процессов и правильного написания суммарной самопроизвольно протекающей реакции практически следует поступать следующим образом. Выпишите из табл. 16 реакции для каждого из составляющих цепь электродов с указанием величины потенциала. Электродную реакцию, имеющую меньшее значение потенциала, перепишите в обратном направлении и сложите с уравнением реакции для второго электрода, предварительно расставив стехиометрические коэффициенты так, чтобы число принятых электронов равнялось числу отданных. Вы получите уравнение реакции, самопроизвольно протекающей в гальванической цепи. [c.119] Пользоваться табл. 16, составленной по изменению значений потенциалов, неудобно, поэтому в приложении 4 дана таблица потенциалов, расположенных в алфавитном порядке по названию металла. [c.119] Рассмотрим несколько примеров. [c.119] Вернуться к основной статье