Элемент концентрационный реакции

Концентрационные цепи. Концентрационными цепями называются цепи, в которых оба электрода одинаковы по своей природе, но различаются активностью одного или нескольких участников электродной реакции. При этом электрическая энергия получается за счет выравнивания концентраций веществ в элементе. Концентрационные цепи (элементы) могут быть без переноса и с переносом. [c.282]

Гальванические элементы (цепи), в которых электрическая энергия получается за счет работы выравнивания активностей (концентраций), называются концентрационными. В концентрационных гальванических элементах химическая реакция не протекает. Различают разные виды концентрационных цепей. [c.143]

Работа, выполняемая самопроизвольными реакциями. Концентрационные элементы. [c.156]

Существует другой способ использования свободной энергии расширяющегося газа при помоши так называемого концентрационного элемента (рис. 19-2). Хотя изображенное здесь устройство несколько условно, от него легче перейти к обсуждению других электрохимических элементов. В концентрационном элементе, изображенном на рис. 19-2, протекает такая же, как и рассмотренная ранее, реакция, но теперь она осуществляется в две стадии. В левом сосуде газообразный водород под давлением 10 атм разделяется на протоны и электроны в правом сосуде из электронов и протонов синтезируется водород под давлением 1 атм. Однако полная реакция по-прежнему описывается уравнением [c.159]

Поскольку на левом электроде образуется избыток электронов, а реакция на правом электроде не может протекать без участия электронов, достаточно соединить между собой электроды проволочкой, чтобы по ней устремился поток электронов. (Это аналогично открыванию вентиля баллона со сжатым газом сжатый газ превращается в газ под атмосферным давлением без совершения какой-либо полезной работы.) Способность электронов перетекать с одного электрода на другой, или электронное давление , измеряется разностью потенциалов двух электродов. Чтобы приостановить поток электронов, следует приложить -напряжение, численно равное напряжению, возникающему в концентрационном элементе, но про- [c.159]

В концентрационном элементе, устроенном так, как это показано на рис. 19-2, давление Н2 в левом сосуде равно 10 атм, а в правом сосуде-2 атм. Вычислите изменение свободной энергии для реакции, протекающей в таком элементе. Полагая, что напряжение элемента пропорционально изменению свободной энергии для протекающей в нем реакции, вычислите напряжение указанного здесь концентрационного элемента. Какое напряжение должен иметь концентрационный водородный элемент с давлением Н, в левом сосуде 5 атм и давлением в правом сосуде 1 атм [c.161]

Описанный в разд. 19-1 концентрационный элемент, в котором двухэлектронная реакция характеризуется стандартной свободной энергией [c.173]

Потенциалы восстановления, с которыми мы имели дело до сих пор, представляют собой стандартные величины, т.е. соответствуют стандартным условиям концентрациям всех растворенных веществ 1 моль-л и парциальным давлениям всех газов 1 атм при температуре 298 К. Изменяется ли э.д.с. гальванического элемента в зависимости от концентрации Конечно, изменяется, и по той же причине, по которой изменяется свободная энергия реакции, протекающей в гальваническом элементе. В начале главы уже приводились некоторые примеры такого изменения в связи с обсуждением концентрационных элементов, теперь же нам предстоит вывести более общее выражение для подобной зависимости. [c.183]

Как мы уже знаем из проводившихся ранее вычислений, при отношении концентраций 1/10 э.д.с. этого элемента равна + 0,0296 В, или 29,6 мВ. Такую э.д.с. имеет любой двухэлектронный концентрационный элемент с отношением концентраций 1/10 независимо от того, какая химическая реакция осуществляется в нем. В частности, ранее мы вычислили такое напряжение для водородного концентрационного элемента и для медного концентрационного элемента. При отношении концентраций 1/5 э.д.с. любого двухэлектронного концентрационного элемента должна быть равна [c.184]

Почему концентрационные элементы с одинаковыми отношениями концентраций всегда имеют одинаковое напряжение независимо от того, какие химические вещества принимают участие в реакции [c.196]

Элементы, составленные из двух электродов (того или другого из указанных видов) работают за счет химических реакций. Поэтому их часто объединяют общим названием химических. Существуют также элементы, работа которых обусловливается лишь различием в концентрации электролита в разных зонах раствора (при одинаковом материале электродов) или различием в концентрации самих электродов (погруженных в один и тот же раствор . Такие элементы называются концентрационными. Ток в них получается в результате выравнивания концентраций между различными зонами раствора или различными электродами. [c.431]

Гальванические элементы разделяют по двум признакам. Г По характеру суммарного процесса, лежащего в основе действия гальванического элемента. Это может быть или химическая реакция, или процесс выравнивания концентраций двух растворов одного и того же электролита. По этому признаку элементы делятся на химические и концентрационные. [c.227]

Задания. 1. Составить концентрационный гальванический элемент и измерить его э. д. с. 2. Сравнить э. д. с., полученную на опыте Е к. э, с вычисленной по уравнению (Х.21) Е .э- 3. Зарисовать гальванический элемент, записать его схему, написать уравнения электродных реакций и процесса, определяющего ра боту элемента. [c.149]

При каких концентрациях электролита — хлорида цинка— э.д.с. концентрационного элемента равна 0,1 В Напишите уравнение электродной реакции. Укажите восстановитель и окислитель, [c.269]

Электронно-ионные уравнения реакций, протекающие в полуэлементах при работе концентрационного гальванического элемента [c.138]

До сих пор рассматривались элементы, составленные из различных электродов, на которых проходят химические реакции. Такие элементы называют химическими. Существуют элементы, состоящие из одинаковых электродов. ЭДС таких элементов возникает из-за различия концентраций электролитов. Такие элементы называют концентрационными, например [c.375]

Направление окислительно-восстановительных реакций в растворах. Концентрационные элементы. [c.198]

При использовании гальванического элемента как источника тока важное значение приобретает процесс устранения поляризации — так называемая деполяризация. Перемешивание раствора способствует уменьшению концентрационной поляризации. Химическую поляризацию можно снизить, вводя в активную массу элемента специальные вещества (деполяризаторы), вступающие в реакцию с продуктами, обусловливающими поляризацию. Например, поляризация, вызываемая выделением водорода, снижается под действием специально добавленных в электролит окислителей (МпОа, О и др.). [c.205]

Все описанные выше гальванические элементы дают электрический ток благодаря протекающим в них химическим реакциям. Существует, однако, и другой класс элементов, называющихся концентрационными, в которых э. д. с. возникает в результате самопроизвольного процесса выравнивания концентраций веществ в двух частях элемента. Такой процесс также сопровождается убылью свободной энергии. Простейшим примером является элемент, состоящий из двух водородных электродов, работающих при различных давлениях Ph,(Pi и р ) Pt, Н2 (pi) I Н+1 Нг (Рг) Pt, гДе электролитом может быть любая кислота. На левом электроде, где pi>p2 стремление водорода к переходу в раствор больше, идет реакция (1/2)Н2(г, pi)=H++e, а на правом Н++е=1/2Н2(г, Р2), т. е. суммарный процесс состоит в переносе водорода от большего давления к меньшему. При этом = (l/2)J 71n(p2/pi) и =(—i 7 /2f)ln(p2/pi), так как [c.125]

Концентрационные элементы могут возникнуть и в том случае, когда различна концентрация (активность) вещества электрода, участвующего в электродной реакции [c.146]

Гальванический элемент, в котором источником энергии является не химическая реакция, а работа выравнивания концентраций (активностей) ионов, называется концентрационным. Он состоит из двух оди- маковых электродов, погруженных в растворы с раз-, личной концентрацией (активностью) ионов, напри- мер [c.136]

Используя уравнение Нернста (13.11), можно рассчитывать значения Дф° любой окислительно-восстановительной реакции или гальванического элемента, вычитая из электродного потенциала окислителя электродный потенциал восстановителя. Согласно уравнению Нернста один и тот же электрод при различных концентрациях ионов имеет различное значение потенциала, поэтому возможны чисто концентрационные гальванические элементы. Например, гальванический элемент, составленный из двух медных полуэлементов [c.145]

Концентрационная зависимость э. д. с. Рассмотрим элемент Л Л1+ М - М, Б котором идет реакция [c.392]

Местная коррозия обычно является следствием образования гетерогенных смешанных электродов, причем изменение кривых местная плотность тока — потенциал мол<ет иметь причины, связанные с особенностями и материала и окружающей среды. При наличии различных металлов (см. рис. 2.7) получается контактный элемент. Местные различия в составе среды ведут к образованию концентрационных элементов. Сюда относится и аэрационный элемент, свойства которого в конечном счете характеризуются различиями величиной pH стабилизирующимися в результате последовательных химических реакций, здесь могут иметь значение ионы хлора и ионы щелочных металлов [21. Такие коррозионные элементы могут иметь весьма различную протяженность. Так, при селективной коррозии многофазных сплавов аноды и катоды могут иметь размер в доли миллиметра. У объектов большой площади, например трубопроводов, размеры таких коррозионных макроэлементов (макропар) могут достигать нескольких километров. Опасность коррозии при образовании элемента решающим образом зависит от отношения площадей катода и анода. Из зависимостей на рис. 2.6, если ввести интегральные сопротивления поляризации [c.58]

В концентрационном элементе полная реакция протекает в две стадии окисление и восстановление. В левом сосуде молекула Н2 окисляется до Н, теряя электроны, а в правом сосуде ионы Н восстанавливаются до Н2, приобретая электроны. Названия электродов соответствуют тому, стекают с них электроны или, наоборот, поступают к ним из внешней части системы. С правого электрода электроны стекают в раствор в процессе восстановления , поэтому данный электрод называется катодом ( ката означает прочь, долой , как в слове катапульта ). В левом сосуде, наоборот, электроны в процессе окисления поступают из раствора на электрод, поэтому левый электрод называется анодом ( ана означает назад ). Для тех, кто мало знаком с греческим язьпсом, существует мнемоническое правило, позволяющее легче запомнить, какой процесс протекает и на каком электроде слова анод и окисление начинаются с гласной буквы, а слова катод и восстановление - с согласной. [c.161]

Рис. 19-2. Водородный концентрационный элемент для превращения свободной энергии расщиряющегося газа при давлении 10 атм в полезную работу. Два платиновых электрода погружены в чистую воду (с концентрацией ионов водорода 10 моль-л" ) в двух сосудах, соединенных трубкой с пористой перегородкой, которая пропускает ионы, но позволяет поддерживать разность давлений. Газообразный водород проходит над каждым электродом при помощи спускных клапанов и регуляторов в левом сосуде поддерживается давление 10 атм, а в правом сосуде давление 1 атм. В процессе работы элемента в нем одновременно протекают следующие реакции

Описанный выше элемент, действуюший благодаря разности давлений, является примером концентрационных элементов он способен создавать но внешней цепи электронный ток вследствие того, что концентрация газообразного Н2 в двух сосудах с электродами различна. Можно построить аналогичный концентрационный элемент, используя медные электроды и растворы Си804. Если привести в соприкосновение два раствора сульфата меди различной концентрации, они самопроизвольно смешаются друг с другом (рис. 19-3, а). Можно использовать эту самопроизвольную реакцию, чтобы построить элемент, подобный изображенному на рис. 19-3,6. В левом сосуде с разбавленным раствором медный электрод медленно подвергается эрозии по мере того, как медь, окисляясь, образует новые ионы Си . Следовательно, левый электрод является анодом и на нем накапливается избыток электронов. В правом сосуде с раствором высокой концентрации ионов Си часть ионов меди будет восстанавливаться и образующаяся медь осаждается на медном катоде. Если соединить два электрода, электроны протекут по проволоке слева направо, а сульфатные ионы будут диффундировать справа налево, чтобы поддерживалась электрическая нейтральность раствора. Разбавленный раствор в левом сосуде становится более концентрированным по Си304, а концентрированный раствор в правом сосуде становится более разбавленным, подобно тому как это происходило при свободном смешивании растворов. Когда концентрации растворов в двух отделениях прибора становятся равными, электронный ток прекращается. [c.162]

Электродвижущая сила этого элемента Етв. возникает при уменьшении свободной энергии Абг реакции окисления металла, что приводит к появлению концентрационного градиента, вызывающего диффузию (градиент поля, приводящий к миграции заряженных частиц, по Вагнеру, не возникает из-за равномерного распределения положительных и отрицательных зарядов в объеме окисла). На поверхности раздела металл — пленка протекает анодная реакция по фор- Ме Пленпа Газ муле (44) [c.61]

В концентрационных элементах два одинаковых электрода контактируют с растворами разных составов. Существуют два типа концентрационных элементов. Первый называется солевым концентрационным элементом. Например, если один медный электрод погружен в концентрированный раствор сульфата меди, а другой — в разбавленный (рис. 2.3), то при замыкании такого элемента медь будет растворяться с электрода, находящегося в разбавленном растворе (анод) и осаждаться на другом электроде (катоде). Обе реакции ведут к выравниванию концентрации растворов. Другой тип концентрационного элемента, имеющий большое практическое значение, — элемент дифференциальной аэрации. Примером может служить элемент из двух железных электродов, погруженных в разбавленный раствор ЙаС1, причем у одного электрода (катода) электролит интенсивно насыщается воздухом, а у другого (анода) — деаэрируется азотом. Различие в концентрации кислорода сопровождается возникновением разности потенциалов, что обусловливает протекание тока (рис. 2.4). Возникновение элемента этого вида вызывает разрушения в щелях (щелевая коррозия), образующихся на стыках труб или в резьбовых соединениях, поскольку концентрация кислорода в щелях ниже, чем снаружи. Этим также объясняется язвенное разрушение под слоем ржавчины (рис. 2.5) или коррозия на границе раздела раствор—.воздух (рис. 2.6). Доступ кислорода к участкам металла, покрытым ржавчиной или другими твердыми продуктами коррозии, затруднен по сравнению с участками, покрытыми тонкими пленками или свободными от них. [c.25]

Известны гальванические элементы, в которых электрическая энергия образуется не за счет химической реакции, а за счет разницы концентраций растворов, в которые опущены электроды из одного и того же металла. Такие гальванические элементы называются концентрационными. В качестве примера можно назвать цепь, составленную из двух цинковых электродов, погруженных в растворы 2п804 различной концентрации (рис. 58) [c.233]

Задание. Напишите электродные реакции и выражение ЭДС для следующих концентрационных элементов без переноса, имеюших один электролит [c.244]

При замыкании гальванического элемента возникает ЭДС, равная разности потенциалов полуэлементов из потенциала полуэлемент , в кofopoм происходит восстановление (справа, положительный электрод), вычитают потенциал полуэлемента, в котором происходит окисление (слева, отрицательный электрод). При такой записи ЭДС цепи будет положительной. Поэтому уравнение суммарной реакции записывают так, чтобы в левой части был металл отрицательного электрода (например, 2п + Си + 2п ++Си ). Концентрационной гальванический элемент, состоящий из двух сереО- [c.169]

Очевидно, что никакой химической реакции в элементе не происходит. Однако при работе элемента активность ионов Ag+ в растворе AgNOз (аг) будет уменьшаться, а в растворе А ЫОз(а]) увеличиваться, т. е. активности ионов Ад+ будут выравниваться. Полезная максимальная работа этого процесса проявляется в виде работы тока, т. е. э.д.с. концентрационных элементов определяется максимальной работой изотермического выравнивания активностей. Этот процесс идет с поглощением теплоты из внешней среды. Та- [c.296]

Электрохимические элементы. Электрохимические элементы, непосредственно преобразующие энергию химического процесса в электрическую, называются химическими. Они состоят из неодинаковых электродов, и, следовательно, для них характерна различная химическая природа электродных реакций. Элементы, состоящие из одинаковых электродов, называются концентрационными. В этих элементах в электрическую энергию превращается работа процесса выравнивания активностей окисленной или восстановленной форм реагирующего вещества в обоих электродах. Элементы, в которых один и тот же раствор электролита является общим для обоих электродов, называются элементами без переноса. У них отсутствует диффузионный скачок потенциала. В противном случае говорят об элементах с переносом, имея в виду перенос ионов на границе контакта двух различных растворов. [c.291]

Исследования, поляризации и перенапряжения на отдельных алектродах имеют большое теоретическое и практическое значение. В технических электролизах в одних случаях приходится принимать меры для уменьшения химической и концентрационной поляризации, например при электролитическом получении водорода (так как высокая поляризация при электролизе вызывает дополнительный расход электрической энергии на протекание процесса), в других, наоборот, стремятся увеличить поляризацию, например при электроосаждении металлов в гальванотехнике, так как это позволяет получить более высокого качества осадки металлов. Величина концентрационной поляризации может быть уменьшена перемешиванием раствора. Вредное действие химической поляризации устраняется добавлением оки лйтёЖи иЖ восстановителей, которые называются поляризаторами/ Катощътй деполяризаторами служат окислители, анодными — восстановители. Деполяризаторы широко применяются для проведения различных электрохимических реакций органического синтеза, а также в различных гальванических элементах. [c.268]

Между двумя электродами из одного металла, погруженными в растворы, одинаковых солей различной концентрации, возникает э. д. с., зависящая только от разницы в концентрации солей (и температуры). Такого типа гальванические элементы называются концентрационными. Они используются при определениях растворимости солей, констант диссоциации кислот и оснований, констант нестойкости комплексных ионов и т. п. pH растворов определяется при помощи концентрационных элементов. Во второй части гл. 3 Вы познакомитесь с концентрационными элементами, научитесь вычислять pH и некоторые важные константы (ПР, Кнест), а также узнаете о направлении реакций коррозии и последовательности осаждения металлов при электролизе. (О вычислении pH и ПР см. в Программированном пособии по общей химии , стр. 252—303.) [c.91]

Fe +/Fe + она равна 0,7 В, равновесие практически полностью сдвинуто влево. Разумеется, между двумя одинаковыми электродами нет разности потенциалов. При освещении возникает возбужденное состояние (R +), и теперь перенос электрона к Ре + может вывести обе системы из равновесия. Однако существует обратная реакция, которая в конечном счете приводит к установлению стационарного состояния на свету. Хотя потенциалы на каждом из электродов могут номинально изменяться, нельзя различить разности потенциалов, если освещение постоянно. В то же время, если падающий свет поглощается ближе к одному электроду, чем к другому, можно наблюдать фотоиндуцированное напряжение, так как возникает нечто вроде концентрационного элемента. Возникновение и знак фотоиндуцированного напряжения зависят от того, у какой из двух окислительно-восстановительных пар быстрее проходит обратная реакция на электродах, т. е. от электродной кинетики. У таких приборов эффективности преобразования энергии малы (<1%) преимущественно из-за неудовлетворительной кинетики переноса электронов. Высокоэнергетические окислительновосстановительные продукты, возникающие при освещении, стремятся вернуться в исходное состояние с помощью обратного электронного переноса, а не желаемого переноса электронов через нагрузку во внешней цепи. [c.273]

Полученная формула отличается от уравнения (4.33), выведенного для простой концентрационной цепи, тем, что является совершенно точной, поскольку цепь (4.34) не включает диффузионного потенциала. Между тем работа концентрационного элемента без жидкостных соединений, как и обычного концентрационного элемента типа (4.32), в своей основе имеет не химическую реакцию, а перенос 4)астворен-нога вещества из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Действительно, как показывает разбор электрохимических реакций на четырех электродах двойной цепи, в первом элементе на каждый фарадей npoieimiero электричества образуется один моль НС1 в более разбавленном растворе, а во втором, соответственно, исчезает такое же количество НС1 в более концентрированном растворе. Эти реакции таковы [c.87]

Другой вид поляризации можно наблюдать, если пропускать постоянный ток через раствор СиС , в который погружены медные электроды. Образование э. д. с. поляризации в этом случае объясняется следующим образом. При прохождении тока через некоторое время концентрации электролита около электродов станут неодинаковыми. Выделение меди на катоде уменьшает около него концентрацию раствора СиС12, а растворение меди у анода увеличивает ее концентрацию у этого электрода. В результате получается концентрационный элемент. При этом следует учитывать, что ионы, участвующие в реакции, могут поступать к электроду или уходить от него благодаря диффузии. Данный вид поляризации получил название концентрационной или диффузионной поляризации. [c.84]

ЭДС работающего элемента всегда меньше той, которая отвечает обратимой электрохимической реакции. Причина этого — поляризация электродов. В элементе Даниэля — Якоби с растворением цинкового электрода накапливаются 2п2+-ионы в приэлектродном слое. Вследствие этого потенциал цинка повышается. У медного электрода концентрация u +-иoнoв уменьшается в результате их восстановления и потенциал меди понижается. Изменение потенциала электрода по сравнению с исходным равновесным значением, вызванное изменением концентрации потенцналопределяющих ионов в растворе, называется концентрационной поляризацией. Этот вид поляризации наблюдается и в элементе Вольта [c.252]