Напряжение гальванического элемента и свободная энергия

Напряжение гальванического элемента и свободная энергия. [c.156]

НАПРЯЖЕНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА И СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ [c.172]

О веществе, которое теряет электроны, говорят, что оно окисляется, а электрод, на котором это происходит, называется анодом. Вещество, поглощающее электроны, восстанавливается на катоде. Давление , которое создают электроны между анодом и катодом, называется напряжением гальванического элемента, или его электродвижущей силой (э.д.с.). Если напряжение элемента положительно, это означает, что происходящая в нем реакция протекает самопроизвольно, причем электроны поступают с анода на катод. Отрицательное напряжение элемента означает, что самопроизвольно протекает обратная реакция. Напряжение элемента связано со свободной энергией протекающей в нем реакции соотношением [c.193]

Каким образом напряжение гальванического элемента связано со свободной энергией протекающей в нем реакции Что называется стандартным потенциалом [c.195]

При обсуждении соотношения между изменением свободной энергии и напряжением гальванического элемента надо обратить внимание на то, что п-это число электронов, перенос которых осуществляется согласно полному сбалансированному уравнению электрохимической реакции, а не число их в отдельных электродных полуреакциях. [c.580]

Умножение электрохимического потенциала ", указываемого на диаграмме Латимера, на изменение степени окисления элемента основано на термодинамических соображениях, имеющих более общий характер, чем уравнение Нернста. Эти соображения подробно излагаются в гл. 17. Здесь достаточно указать, что движущая сила электрохимической реакции, называемая изменение. свободной энергии AG", связана с напряжением гальванического элемента уравнением ДС° = — nFE°. Поскольку число Фарадея F представляет собой постоянную, изменение свободной энергии пропорционально произведению пЕ°. [c.294]

Вторым важным применением термодинамики к химии является установление соотношения между изменением свободной энергии в окисли-тельно-восстановительной реакции и электрохимическим потенциалом этой реакции. В гл. 16 было показано, что окислительно-восстановительную реакцию можно осуществить в электрохимическом элементе, где она создает электрическое напряжение. Например, напряжение нормального элемента Zn- u составляет 1,10 В. Движущая сила реакции, протекающей в гальваническом элементе, пропорциональна его напряжению чем выше это напряжение, тем больше свободная энергия системы. Можно показать, что для таких реакций изменение свободной энергии определяется произведением протекающего через гальванический элемент электрического заряда пР [см. уравнение (16.3)] на напряжение элемента Е, или [c.319]

Когда химическая система выполняет работу над своим окружением в ходе обратимого процесса, уменьшение свободной энергии системы в точности совпадает с той частью работы, которая не является работой типа PV. Например, работа, вьшолняемая гальваническим элементом, является мерой уменьшения свободной энергии этого элемента. И наоборот, если к электродам электролитического элемента, подобного описанному в разд. 1-7, приложено напряжение, то электрическая работа, выполняемая над электролитическим элементом (и измеряемая методами, которые будут рассматриваться в гл. 19), равна приросту свободной энергии химических вешеств внутри него. Когда при пропускании электрического тока через воду происходит ее электролитическая диссоциация, использованная для этого электрическая работа расходуется на увеличение свободной энергии газообразных водорода и кислорода по сравнению со свободной энергией жидкой воды [c.71]

При термической обработке и особенно при прокатке в металле возникают напряжения. Искаженные участки поверхности металла характеризуются большими величинами свободной энергии и более интенсивно посылают свои ионы в раствор. В таких условиях на поверхности металла может произойти пространственное разделение катодных и анодных участков. Иными словами, возникают своего рода гальванические элементы, которые называются микроэлементами. В отличие от обычных они коротко замкнуты через поверхность металла и работают непрерывно, В стали, например, карбидные включения играют роль катодов, а кристаллики твердого раствора углерода в железе — роль анодов, т. е. на них идет растворение железа. Заметим, что коррозия развивается и на однородных металлических поверхностях. Однако возникновение локальных микроэлементов существенно ускоряет процесс коррозии. [c.273]

Стандартные восстановительные потенциалы называют просто стандар1ными электродными потенциалами их значения табулированы для большого числа восстановительных полуреакций. Окислительный потенциал какой-либо окислительной полуреакции должен быть равен по величине, но противоположен по знаку электродному потенциалу обратного восстановительного процесса. Чем положительнее потенциал некоторой полуреакции, тем больше тенденция этой реакции протекать в записанном направлении. С помощью электродных потенциалов можно определить максимальное напряжение, создаваемое гальваническим элементом, или минимальное напряжение, необходимое для работы электролитической ванны. С их помощью можно также определить, является ли самопроизвольной конкретная окислительно-восстановительная реакция (э.д.с. реакции должна быть положительной). Э.д.с. окислительно-восстановительной реакции связана с изменением свободной энергии этой реакции уравнением ДС = — и , где -постоянная, называемая числом Фарадея и равная 96 500 Дж/(В моль). [c.234]

Ячейка для измерения электродного потенциала (рис. 121) — простейший пример электрохимического (гальванического) элемента. Э.д.с. этого элемента возникает за счет протекания окис-лительно-восстановительной реакции. Движущей силой химической реакции является убыль изобарно-изотермического потенциала, или свободной энергии Гиббса АО. С другой стороны, как следует из (VIII. 18), убыль свободной энергии Гиббса определяет максимальную работу химической реакции. Для реакции, осуществляемой в условиях гальванического элемента, работа А, производимая системой, равна A = IUt = QU, где / — сила тока в цепи и — падение напряжения I — время Q — количество электричества. [c.287]

Для создания источников тока (гальванических элементов) может быть использовано большое число различных химических реакций. Наиболее часто встречаюш,иеся на практике устройства дают напряжение около 1—2 В, что соответствует реакциям, сопровождаемым изменением свободной энергии примерно до 210 кДж/моль. Это соответствует, например, реакции, протекаюш,ей ъ элементе Даниэля (см.). Теоретическое значение напряжения получают из формулы = — А01пР, где пР — число кулонов, участвуюш их в реакции отсюда Е = 210-1072 96490 == 1,09 В. Чтобы получить более высокое напряжение в каждом отдельном элементе, применяют высокоактивные и нестабильные реагенты примером является литий-хлоридный элемент, который работает при температуре 500—600°С с расплавом хлорида лития в качестве электролита и дает э. д. с. 3,5 В. [c.133]

Если реакция протекает между свободными ионами, то при известных условиях можно заставить ее итти таким образом, что ее химическая работа превращается не в теплоту, а в электрическую энергию. Последняя измеряется произведением заряда яа падение напряжения. Как и всюду до сих пор, будем расчеты вести по отнощению к одному реагирующему молю. Если в приспособлении, осуществляющем упомянутый переход химической энергии в электрическую, называемом гальванической цепью, реагируют молярные количества, то заряд, переносимый таким молем ионов, равен на основании закона Фарадея гР, гдегг—валентность иона и—константа Фарадея, т. е. заряд, переносимый одним молем одновалентных ионов ( = 96490 кулонов). При разности напряжений на обоих электродах в Е вольт (V) электрическая работа, сопровождающая в гальванической цепи реакцию одного моля, будет хрЕ. Если, с другой стороны, обозначить работу этой реакции, также отнесенную к одному молю, через А и рассматривать условия, в которых эта работа нацело превращается в электрическую энергию (обратимый элемент), то [c.346]