Электрический потенциал разность на границе металл раствор

Рис. 171. Строение двойного электрического слоя (/) на границе металл— раствор и распределение потенциала в ионной обкладке при различной концентрации раствора (//) а6 — плотная часть 6в — диффузная часть, ф — разность потенциалов между раствором и металлом 1)), 1)1 — падение потенциала в плотной и диффузной частях двойного слоя х — расстояние от поверхности металла

Возникновение скачка потенциала на границе раздела фаз вызывается различными причинами, зависящими от природы граничащих фаз. Одной из наиболее общих причин будет обмен заряженными частицами. В момент появления контакта между фазами он протекает преимущественно в каком-либо одном направлении, в результате чего создается избыток частиц данного знака заряда по одну сторону границы раздела и их недостаток по другую. Такой нескомпенсированный обмен приводит к созданию двойного электрического слоя, а следовательно, к появлению разности потенциалов. Последняя в свою очередь будет влиять на кинетику обмена, выравнивая скорости перехода заряженных частиц в обоих направлениях. По мере увеличения разности потенциалов наступит момент, когда уже не будет больше преимущественного перехода частиц из одной фазы в другую, и скорости их перехода в обоих направлениях станут одинаковыми. Такое значение скачка потенциала отвечает равновесию между фазами, при котором электрохимические потенциалы заряженных частиц в обеих фазах равны. Заряженными частицами, принимающими участие в обмене между фазами, могут быть положительные и отрицательные ионы, а также электроны. Какие именно частицы переходят из одной фазы в другую и тем самым обусловливают возникновение скачка потенциала, определяется природой граничащих фаз. На границах металл — вакуум или металл 1 —металл 2 такими частицами являются обычно электроны. При создании границы металл — раствор соли металла в обмене участвуют катионы металла. Скачок потенциала на границах стекло — раствор, а также ионообменная смола — раствор появляется в результате обмена, в котором участвуют два сорта одноименно заряженных ионов. На границах стекло—раствор и катионитная смола — раствор такими ионами являются ионы щелочного металла и водорода на границе анионитная смола — раствор — ион гидроксила и какой-либо другой анион. При контакте двух не смешивающихся жидкостей, каждая из которых содержит в растворенном виде один и тот же электролит, потенциал возникает за счет неэквивалентного перехода обоих ионов электролита из одной фазы в другую подобно тому, как образуется диффузионный потенциал. Следовательно, оба потенциала — и фазовый жидкостный, и диффузионный —не являются равновесными. [c.204]

Если пластинку из металла погруз ть в раствор его соли, то на границе раздела фаз возникает двойной электрический слой. Образовавшаяся пограничная разность потенциалов получила название электродного потенциала. Математическая зависимость между величиной скачка потенциала на границе соприкосновения металла и раствора и концентрацией (точнее, активностью) ионов этого металла в растворе выражается следующим уравнением [c.120]

В силу особого положения поверхностных частиц в твердом веществе у них имеется избыток свободной энергии по сравнению с энергией внутренних частиц. При тесном контакте двух фаз на границе их раздела возможны переходы поверхностных частиц из одной фазы в другую, если это сопровождается уменьшением свободной энергии С системы. Если обе фазы построены из самостоятельно существующих заряженных частиц, то из-за их перехода из фазы в фазу в неэквивалентных количествах в поверхностном слое каждой фазы возникают электрические заряды, равные по величине, но противоположные по знаку. Образуется двойной электрический слой, разность зарядов между обкладками которого обусловливает скачок потенциала. Рассмотрим, три случая возникновения скачка потенциала на границе металл — раствор электролита. [c.192]

При погружении любого металла в раствор электролита на границе раздела металл— раствор возникает-разность потенциалов, называемая электродным потенциалом. Причины возникновения электродного потенциала могут быть различными. Так, например, при погружении цинковой пластинки в воду или в раствор соли цинка полярные молекулы воды, действуя своими отрицательными полюсами на положительные ионы кристаллической- решетки металла, извлекают их и переводят в раствор. На поверхности металла остаются электроны, заряжая ее отрицательно. Гидратированные ионы металла, перешедшие в раствор, притягиваются заряженной поверхностью пластинки и располагаются вблизи нее. В результате этого образуются два слоя с противоположными зарядами — так называемый двойной электрический слой. Его можно уподобить плоскому микроконденсатору, у которого отрицательной обкладкой является металлическая [c.169]

А. Н. Фрумкиным было показано, что образование двойного электрического слоя на границе металл/раствор обусловлено величиной и знаком разности потенциалов между металлом и раствором и, когда заряд электрода по отношению к раствору становится равным нулю, двойной ионный слой исчезает. Электродный потенциал такого электрода (с нулевым [c.427]

Как уже отмечалось, при погружении металла в раствор на границе раздела фаз образуется двойной электрический слой. Разность потенциалов, возникающая между металлом и окружающей его жидкой средой, называется электродным потенциалом. Этот потенциал является характеристикой окислительно-восстановительной способности металла в виде твердой фазы. Заметим, что у изолированного металлического атома (состояние одноатомного пара, возникающее при высоких температурах и высоких степенях разрежения) окислительно-восстановительные свойства характеризуются другой величиной, называемой ионизационным потенциалом. Ионизационный потенциал — это энергия, необходимая для отрыва электрона от изолированного атома. [c.79]

Если металл находится в равновесии с раствором, то разность химических потенциалов иона в металле и растворе должна уравновешиваться величиной электрического потенциала на границе металл — раствор, т. е. [c.385]

А. Н. Фрумкиным было показано, что образование двойного электрического слоя на границе металл/раствор обусловлено величиной и знаком разности потенциалов между металлом и раствором и, когда заряд электрода по отношению к раствору становится равным нулю, двойной ионный слой исчезает. Электродный потенциал такого электрода (с нулевым зарядом), отнесенный, как обычно, к нормальному водородному электроду, был назван потенциалом нулевого заряда. Он равен э. д. с. гальванической цепи из такого электрода (с нулевым зарядом) и нормального водородного электрода. Значения потенциала нулевого заряда для некоторых электродов приведены в табл. 45. Разность потенциалов нулевого заряда двух электродов связана с контактной разностью потенциалов между соответствующими металлами. [c.415]

Предположим, далее, что градиент электрического поля у поверхности металла вне пределов двойного слоя мал по сравнению с градиентом потенциала в двойном слое по нормали к поверхности и что радиус частицы достаточно велик, так что поверхностное натяжение не зависит от радиуса частицы. В этих предположениях состояние поверхностного слоя и. следовательно, поверхностное натяжение о на границе металл—раствор в каждой точке поверхности металла однозначно определяется разностью потенциалов между металлом и раствором Аср = сро—где ср — значение потенциала в растворе [c.493]

До сих пор были рассмотрены электрические явления на границе разнородных фаз, в частности металла и раствора его соли, и показано, что образование двойного электрического слоя на этой границе приводит к возникновению скачка потенциала (или межфазной разности потенциалов). [c.49]

Во всех рассмотренных случаях на границе раздела фаз подземного сооружения металл—грунт образуется двойной электрический слой и соответствующая разность потенциалов. Поскольку в грунтовых условиях потенциал металла сооружения, как правило, сдвигается в положительную сторону от равновесного, то через границу раздела фаз будет протекать ток только одного направления (12), а металл сооружения будет окисляться. На протяженном подземном сооружении, расположенном в различных, постоянно изменяющихся грунтовых условиях, образующиеся потенциалы по длине сооружения на границе раздела фаз металл—грунт различны. Поэтому потенциал всего сооружения не может характеризовать наступление равновесия реакции на поверхности металла. Каждый потенциал по длине сооружения характеризует местные грунтовые условия. Это положение хорошо согласуется с классическим уравнением Нернста. На рис. 3 схематично показано протяженное подземное сооружение I в трех различных грунтовых условиях (зонах). Для большей наглядности сооружение расчленим на участки, соответствующие грунтовым условиям I, 2, 3. На границе раздела фаз металл—грунт каждого участка будут происходить количественные изменения по уравнению (1) и соответствующее разделение зарядов (образование двойного электрического слоя). Выше было отмечено, что образование двойного электрического слоя на границе фаз металл— раствор отвечает определенной разности потенциалов. Так, одному и тому же металлу в различных почвенных условиях соответствуют различные разности потенциалов на границе металл—грунт. [c.9]

Мы показали, что вольта-потенциал представляет собой разность потенциалов между внешним потенциалом металла и внешним потенциалом раствора. Внешний потенциал металлов и растворов определяется их свойствами. Учитывая, что измерить разность потенциалов между двумя точками, находящимися в различных фазах, нельзя, теоретически покажем сохранение и превращение энергии адсорбции в энергию двойного электрического слоя на границе раздела двух фаз, например металл— раствор. [c.11]

Соприкосновение фаз неизбежно приводит к обмену между ними веществом и энергией с установлением фазового равновесия. В случае электрохимических процессов из фазы в фазу переходят не нейтральные молекулы, а электрически заряженные частицы, например, обмен катионами металла между электродом и раствором. При этом в поверхностных слоях каждой из фаз возникают электрические заряды, равные по величине, но противоположные по знаку. Образуется так называемый двойной электрический слой, разность потенциалов между обкладками которого вызывает скачок потенциала на границе между фазами. Скачок потенциала и двойной электрический слой могут возникнуть и на поверхности неметаллического твердого тела, даже на поверхности коллоидной частицы, например, за счет избирательной адсорбции из раствора ионов одного знака. В отличие от не имеющей толщины межфаз-ной границы, межфазная область в электрохимических системах имеет некоторую протяженность. Существуют две межфазные области - одна протянувшаяся от электрода в сторону электролита и отличающаяся от основной массы раствора, и другая, протянувшаяся от поверхности электрода внутрь него, отличающаяся от основной массы электрода. [c.103]

Как уже отмечалось, при погружении металла в раствор на границе раздела фаз образуется двойной электрический слой. Разность потенциалов, возникающую между металлом и окружающей его жидкой фазой, называют электродным потенциалом. Этот потенциал является характеристикой окислительно-восстановительной способности металла в виде твердой фазы. [c.141]

Потенциал электрода в растворе. Заряд иона относительно велик, а электрическая емкость на границе между металлом и раствором мала, поэтому уже при переходе очень малого количества ионов между металлом и раствором возникает значительная разность потенциалов. Например, при переходе ионов серебра в количестве одной стомиллионной доли грамма (10 г) нз раствора в металл потенциал металла становится положительнее на 0,5 в. [c.299]

Величина потенциала на границе фаз. Граница раздела двух фаз всегда является местом возникновения скачка потенциала. Соприкасается ли металлический проводник с раствором соли того же металла или же соприкасаются два диэлектрика — обе соприкасающиеся фазы заряжаются разноименными электрическими зарядами. Между фазами возникает таким образом разность, или скачок, потенциала и 0 0 образуется вследствие этого двой- [c.166]

На границе соприкосновения металла и раствора образуется двойной электрический слой, что приводит к возникновению некоторой разности потенциалов (скачку потенциала) на поверхности раздела металл — раствор. [c.294]

Принципиально для конструирования гальванического элемента и яревращения убыли изобарно-изотермического потенциала — ДОг лри электрохимическом процессе в электрическую форму энергии можно использовать любую окислительно-восстановительную реакцию ионного типа. Рассмотрим работу никелево-цинкового (N1—2п) гальванического элемента (см. рис. 27). Электрический ток в нем возникает вследствие окислительного процесса, протекающего на границе Zn — раствор, содержащий ион Zп + (на цинковом электроде), и восстановительного на границе N1 — раствор, содержащий ионы N 2+ (на никелевом электроде). Цинковая и никелевая пластинки, опущенные в растворы своих солей, посылают в раствор разное количество ионов. Прн установившемся равновесии разность потенциалов на границах 2п — раствор и N1 — раствор по величине ле равна одна другой. Поверхность цинка имеет больший отрицательный заряд, чем поверхность никеля. Цинк обладает большей способностью посылать свои ионы в раствор, чем никель. При процессе 2п = 2п +-Ь2е —ЛОт больше, чем —АСг при процессе N1 = = Ы12+-(-2( . Когда цинковую пластинку с никелевой соединяют -проводником первого рода — медью, электроны с цинка перетекают а никель. Равновесие двойного электрического слоя на никелевом электроде нарушается, электродный процесс принимает обратное направление, иоиы N1 + из раствора переходят на никелевую пластинку. Нарушенное равновесие восстанавливается за счет того, что в раствор поступает новая порция ионов Zn + и разряжается эквивалентное число ионов N1 +. Снова возникает разное количество зарядов на цинковой и никелевой пластинках и переход электронов и т. д. В итоге на цинковом электроде протекает окислительный процесс Zп = Zп2+-t-2e(Zn). Электроны от цинковой пластинки переходят к никелевой 2e(Zn)- 2e(Ni). На никелевом электроде идет восстановительный процесс N +- -26(Ni) = N1. Запись пе(Ме) указывает, что электроны остаются в металле. [c.124]

Если две фазы построены из самостоятельно существующих заряженных частиц, то при соприкосновении их возможен переход таких частиц в неэквивалентном количестве из фазы в фазу. При этом в поверхностных слоях каждой из фаз возникают электрические заряды, равные по величине, но противоположные по знаку. Образуется так называемый двойной электрический слой, разность зарядов между обкладками которого обусловливает скачок потенциала. Примером может служить поверхность раздела между металлом и водным раствором. Здесь ионы металла, покидая кристаллическую решетку и переходя в раствор, приносят в него свои положительные заряды, в то время как поверхность металла, на которой остается избыток электронов, заряжается отрицательно. Другим примером может служить кусок металла, находящийся в вакууме. Здесь свободные электроны, выходя за границы кристаллической решетки, вызывают отрицательный заряд у окружающего металл пространства, а сам металл, в котором остается избыток катионов, получает положительный заряд. В обоих приведенных примерах двойной электрический слой образуется за счет перехода заряженных частиц из одной фазы в другую. [c.204]

Потенциал электрода в растворе. Заряд иона относительно велик, а электрическая емкость на границе между металлом и раствором мала, поэтому уже при переходе очень малого количества ионов между металлом и раствором возникает значительная разность [c.299]

Константа скорости электрохимической стадии зависит от скачка потенциала в плотной части двойного электрического слоя (ДЭС), расположенной между центром реагирующей частицы и поверхностью металла. Изменения указанного скачка потенциала равны изменению разности Е — -фг, где Е — общий скачок потенциала на границе раздела металл—раствор, измеренный относительно некоторого постоянного электрода сравнения, а г) — скачок электрического потенциала между толщей раствора и точкой, в которой находится участвующая в электрохимической стадии частица. Если [c.87]

Так как заряд иона относительно очень велик, а электрическая емкость на границе между металлом и раствором мала, то уже при переходе очень малого количества ионов между металлом и раствором возникает значительная разность потенциалов. Например, при переходе ионов серебра в количестве одной стомиллионной грамма (10 г) из раствора в металл потенциал металла становится положительнее на 0,5 в. Изменение потенциала происходит до тех пор, пока электрод не придет в равновесное состояние, при котором скорость перехода ионов из раствора в металл равна скорости перехода ионов из металла в раствор. [c.139]

При контакте двух металлов друг с другом в вакууме электрохимические потенциалы электронов в этих металлах также выравниваются, однако электрохимический потенциал электрона в окружающей среде оказывается не постоянным, так как электрический потенциал в вакууме не постоянен. Равновесие при этом достигается за счет того, что металлы заряжаются, в вакууме возникает электрическое поле, которое и уравновешивает разность рабоу выхода. В проводящем же растворе электролита разность потенциалов не возникает, разность химических потенциалов электронов уравновешивается разным гальвани-скачком потенциала на границе металл/раствор. Соответственно, хотя химический потенциал электрона в разных металлах разный и скачок потенциала металл/раствор тоже разный, их алгебраическая сумма, т. е. электрохимический потенциал электрона в металле по отношению к его величине в растворе (работа выхода в раствор) оказывается одинаковым. [c.24]

На каждой межфазной границе существует скачок электрического потенциала. Кроме упоминавшихся ранее абсолютных электродных потенциалов 1 5си и ргп, относящихся к границам металл — раствор, существуют контактная разность потенциалов г1зк в месте соприкосновения металлов и так называемый диффузионный потенциал г зд представляющий собой скачок потенциала возле поверхности, разделяющей растворы. [c.233]

При электрическом соединении измерительного и сравнительного электродов образуется гальванический элемент, по величине э. д. с. которого можно судить о величине pH раствора. При погружении металлического электрода в раствор, содержащий ионы этого металла, на границе металл—раствор возникает пограничная электрическая разность потенциалов, причем раствор приобретает положительный потенциал, а элёктрод — отрицательный. [c.493]

При соприкосновении проводника первого рода с электролитом на границе электрод — раствор возникает двойной электрический слой. В качестве примера рассмотрим медный электрод, погруженный в раствор Си304. Химический потенциал ионов меди в металле при данной температуре можно считать постоянным, тогда как химический потенциал ионов меди в растворе зависит от концентрации соли. Таким образом, в общем случае эти химические потенциалы неодинаковы. Пусть концентрация СиЗО такова, что химический потенциал ионов меди в растворе больше химического потенциала этих ионов в металле. Тогда при погружении металла в раствор часть ионов из раствора дегидратируется и перейдет на металл, создав на нем положительный заряд. Этот заряд будет препятствовать дальнейшему переходу ионов Сц2+ из раствора на металл и приведет к образованию вблизи электрода слоя притянутых к нему анионов 504 (рис. XX, 1а). Установится так называемое электрохимическое равновесие, при котором химические потенциалы ионов в металле и в растворе будут отличаться на величину разности потенциалов образующегося при этом двойного электрического слоя [c.531]

Переход заряженных частиц через границу раздела фаз сопровождается нарушением баланса электрических зарядов в каждой фазе и приводит к возникновению двойного электрического слоя, которому соответствует скачок потенциала. Рассмотрим границы раздела фаз и возникающие на них скачки потенциалов в электрохимической системе, которая представляет собой правильно разомкнутую цепь а обоих концах такой цепи находится один и тот же металл (рис. 169). В такой цепи следует учесть скачки потенциалов на границах раздела фаз вакуум —Mi (точки 1—2) Mi —Мц (точки 3—4) Мц —раствор L (точки 5-—б) раствор L —Mi (точки 7—8) Mi —вакуум (точки 9—10), где М —металл. Потенциал х. отвечающий работе переноса элементарного положительного заряда из глубины фазы в точку в вакууме, расположенную в непосредственной близости к поверхности фазы, называется поверхностным. В рассматриваемой. цепи поверхностные потенциалы возникают между точками / и 2, а также 9 и 10. Разность внутренних потенциалов соседних фаз называется гальвани-пот нциалом. В цепи, представленной на рис. 169, гальвани-потенциалы возникают на границах фаз точки 3—4-, точки 5—6 точки 7—S. Э. д. с. этой цепи представляет собой сумму скачков потенциалов [c.469]

Под строением двойного слоя понимают распределение зарядов в его ионной обкладке. Упрощенно ионную обкладку можно условно разделить на две части 1 — плотную, или гельмгольцев-скую, образованную ионами, практически вплотную подошедшими к металлу, 2 — диффузную, созданную ионами, находящимися на расстояниях от металла, превышающих радиус сольватированного иона. Толщина плотной части — порядка 10 см, диффузной — 10- —10 см. Величина скачка потенциала на границе раствор — металл складывается из падения потенциала в плотной части двойного слоя и падения потенциала в диффузной. Строение двойного электрического слоя определяется общей концентрацией раствора. С ее увеличением процессы, способствующие формированию диффузной части, ослабляются, размеры ее уменьшаются, двойной слой сжимается. В концентрированных растворах диффузная часть практически отсутствует и двойной электрический слой подобен плоскому конденсатору, что соответствуе т модели Гельмгольца, впервые предложившего теорию строения двойного слоя (1853 г.). Разность потенциалов, возникающую на границе раздела металл — раствор, называют электродным потенциалом.( [c.327]

Ряд стандапдных электродных потенциалов металлов. Причиной возникновения и протекания электрического тока в гальваническом элементе является разность электродных потенциалов. I При погружении любого металла в раствор электролита на границе раздела металл/раствор возникает разность потенциалов, называемая электродным потенциалом. Причины возникновения электродного потенциала могут быть различными. Так, например, в случае погружения цинковой пластинки в раствор соли цинка, полярные молекулы воды, действуя своими отрицательными полюсами на положительные ионы металла, переводят их в раствор. При этом электроны остаются на поверхности металла, заряжая ее отрицательно. Гидратированные ионы металла, перешедшие в раствор, притягиваются заряженной поверхностью пластинки и располагаются вблизи нее. В результате образуются два слоя с противоположными зарядами — так называемый двойной электрический слой. Этот слой можно уподобить плоскому микроконденсатору с определенной разностью потенциалов, у которого роль отрицательной обкладки играет металлическая поверхность, а роль положительной — ионы металла, находящиеся в растворе (рис. 81, [c.160]

Изображенный на рис. 39 контур из проводников первого класса — двух металлов и раствора электролита, т. е. проводника второго класса, в простейшем виде представляет гальваническую цепь, которая может служить источником электрического тока. Разность потенциалов, 113меренная между двумя кусками одного и того же металла и оп-ределяюш,аяся выражением (3.8), представляет электродвижущую силу (э. д. с.) правильно разомкнутой гальванической цепи. Уравнение (18) показывает, что э. д. с. правильно разомкнутой гальванической цепи равна алгебраической сумме скачков потенциала на всех межфазных границах. [c.54]

При погружении метгалла в раствор электролита на границе соприкосновения двух фаз появляется двойной электрический слой, который образуют заряды на металле и ионы противоположного знака в растворе, непосредственно прилегающем к поверхности электрода. Величина и знак заряда электрода зависят от соотношения величин химических потенциалов ионов металла в растворе электролита и атомов в металле. Если химический потенциал ионов в растворе электролита больше, чем у атомов в металле, то выделившиеся на поверхности электрода ионы притягивают к себе анионы из раствора. Одной обкладкой двойного электрического слоя служат положительные заряды со стороны металла, а другой -отрицательные заряды анионов со стороны раствора. Наоборот, если химический потенциал атомов в металле больше химического потенциала его ионов в растворе, то перешедшие из металла в раствор ионы притянутся к его поверхности избыточными электронами. При этом также образуется двойной электрический слой, обкладка которого со стороны электрода заряжена отрицательно, а со стороны раствора - положительно. Внутри двойного электрического слоя возникает разность потенциалов, величина и знак которой зависят от природы металла и растворителя, а также от концентрации ионов в растворе. [c.126]

Двойной электрический слой образуется на электроде, еще не подключенном к внешнему источнику, при погружении в раствор, как следствие нескомпенсированности связей поверхностных атомов, На границе двух фаз твердое тело — жидкость возникает межфазная разность потенциалов (скачок потенциала на границе раздела). В результате образуется упорядоченное распределение зарядов противоположного знака друг против друга. Электропейтраль-ность системы в целом не нарушается, но каждая из фаз получает заряд. Возникает динамическое равновесие зарядов на грапрще металл— раствор, т. е. двойной электрический слой. [c.99]

Если цинковую пластинку опустить в воду, то в результате взаимодействия катионов цинка с полярными молекулами воды часть катионов Zn переходит в раствор, а электроны остаются в металле (рис. 106, А). Поэтому жидкость заряжается полонштельно, а металл отрицательно. Катионы цинка, перешедшие в раствор, не распределяются по всей массе жидкости, а вследствие притяжения к отрицательно заряженному металлу, раснолагаютсн близ его поверхности, участвуя в образовании так называемого двойного электрического слоя (рис. 106, В). В результате между металлом и жидкостью устанавливается определенная разность потенциалов (создается, как говорят, скачок потенциала) (рис. 107). Количество катионов цинка, переходящих в раствор, невелико. В связи с этим и разность потенциалов на границе металл—ншдкость такн<е невелика. [c.331]

Если погрузить металл М в раствор его ионов, то эта реакция будет протекать в прямом или обратном направлении,, в зависимости от того, где химический потенциал ионов-больше — в металле или растворе. Если химический потенциал ионов в металле больше, чем в растворе, то при погружении металла в раствор электродный процесс (1,18) пойдег слева направо, а, следовательно, электрический ток пойдег через границу фаз из металла в раствор. При этом разность пбтенциалов между металлом и раствором будет становиться все более отрицательной. Поэтому по мере протекания этого> процесса будет возрастать электрическая работа, которую нужна затратить при переходе ионов из металла в раствор, а значит,. [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология