ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрохимия из "Общая химия ( издание 3 )" Однако к области собственно электрохимии относят только те хилп1ческие реакции, которые непосредственно связаны с направленным перемещением электрических зарядов, т. е. с электрическим током — реакции, которые вызывают электроток или же сами обусловливаются им. [c.341] В соответствии с указанным электрохимию можно подразделить на следующих два основных раздела. [c.341] Чтобы уяснить, каким путем в гальванических элементах химическая энергия превращается в электрическую, необходимо рассмотреть процессы, протекающие на отдельных электродах элемента. [c.342] Кроме того, здесь наблюдается такая особенность. В обычных растворах гидратированные ионы совершают беспорядочное движение, свойственное жидкому состоянию ни данная частица, ни ее партнер не закреплены жестко. В поверхностном же растворе гидратированные катионы металла совершают ограниченное кинетическое движение, не будучи в состоянии порвать свои связи с электронами, которые, в свою очередь, сами прочно связаны с жестким каркасом — кристаллической решеткой металла (электроны не гидратируются и в раствор не переходят). Кинетическая картина приобретает здесь промежуточный характер между жидким и твердым состоянием. Поверхностный (практически двухмерный) раствор охватывает узкую пограничную область, имеет диффузное строение. Гидратированные катионы металла могут совершать лишь пристенные скачки. [c.343] В пограничном слое жидкости, непосредственно примыкающем к металлической поверхности, создается избыточный положительный заряд. [c.343] Таким образом, на границе металл — жидкость возникает двойной электрический слой (рис. 18-2). Создается пограничная разность потенциалов, называемая электродным потенциалом (лат. ро1епИа — возможность, мощь). [c.343] Если жидкая среда — чистая вода, то качественно для всех металлов картина однозначная металл заряжается отрицательно, а прилежащий слой жидкости — положительно. Однако количественно для разных металлов будут наблюдаться существенные различия. Это является результатом как неодинаковой энергии связи катионов отдельных металлов в их кристаллических решетках, так и неодинаковой гидратируемости этих катионов. Здесь большую роль играют эффективные радиусы последних. [c.343] При погружении металла не в чистую воду, а в раствор своей соли (например, цинка в раствор гпЗО ) состояние равновесия на границе металл — жидкость сместится образуется новая разность потенциалов. Таким образом, электродный потенциал — это разность электростатических потенциалов на границе между металлом (электродом) и жидкой фазой (водой или раствором электролита). [c.343] Любой металл, погруженный в воду или в раствор электролита, становится электродом. [c.343] В системе (атом Zn — ион Си ) более электронофильным оказывается катион меди. Он и опгтягивает на себя валентные электроны от атома цинка. В результате этого цинк окисляется, а катионы меди восстанавливаются до металлического состояния. В левом полу-элементе масса металлического электрода понижается, а концентрация катионов Zn + повышается. В правом полуэлементе катионы меди за счет электронов цинка восстанавливаются до металлического состояния. Масса медного электрода возрастает, а концентрация ионов Си понижается. Соответствующие электрохимические реакции показаны на рисунке. [c.344] В качестве такого электрода сравнения (эталона) принят нормальный водородный электрод, устройство которого схематически представлено на рисунке 18-4 (левая часть) . [c.345] В сосудик своеобразной формы наливают раствор серной кислоты такой концентрации, чтобы [Н ] = 1 г-ион/л. В кислоту опускают платиновую пластинку, покрытую мелкораздробленной губчатой платиной (платиновой чернью), что сильно увеличивает поверхность соприкосновения металла с водородом. Платину насыщают водородом, поступающим в полуэлемент под давлением 760 мм рт. ст. (давление, под которым находится газ, оказывает существенное влияние на величину потенциала водородного электрода). Такая насыщенная водородом платиновая пластинка электрохимически ведет себя так, как будто бы она представляет собой твердый водород. Разность потенциалов на границе Р1, Н2/2Н имеет определенную величину, которую условно принимают равной нулю. [c.345] Теперь составим гальваническую цепь, состоящую из нормального водородного электрода (левый полуэлемент) и испытуемого металла, например меди (правый полуэлемент) (см- рисунок). [c.345] Чтобы яснее была видна роль природы металла, исследуют электродные потенциалы при одинаковой концентрации катионов в растворе. Здесь пользуются такими концентрациями растворов электролитов, которые содержали бы по 1 г-иону свободных гидратированных катионов испытуемого металла на 1 л раствора. [c.345] Водородный электрод занимает промежуточное положение между обеими категориями металлов. [c.346] Стандартным называют электродный потенциал металла, измеренный относительно стандартного водородного электрода при условии, что концентрация свободных гидратированных катионов испытуемого металла равна 1 г-иону на 1 л раствора эмктролита (при 25° С). [c.346] Опытным путем найдено, что э. д. с. приведенной цепи равна 0,34 В. Эта величина и принимается в качестве нормального электродного потенциала меди = — О = 0,34 В. [c.347] Отсюда Еси = + 0,34 В. Нормальный потенциал меди считается положительным. [c.347] При этом водородный электрод для случая цинка играет роль плюса, а в случае меди — роль минуса (см. рис. 18-4 и 18-5). [c.347] приведенной цепи равна —0,76 В. Это и считается нормальным потенциалом цинка Ег = —0,76 В. [c.347] Вернуться к основной статье