Теория Нернста гальванического элемента

Большую роль в развитии электрохимии сыграли открытие М. Фарадеем количественных законов электрохимии, создание Св. Аррениусом теории электролитической диссоциации, В. Нернстом — теории гальванических элементов. Значительный вклад в развитие электрохимии принадлежит русскому ученому Б. С. Якоби, который создал электрохимический метод изготовления точных металлических копий рельефных пред- [c.312]

Ранее считали, что ЭДС гальванического элемента содержит лишь электродные скачки потенциалов 1 3 и г зз (химическая теория происхождения ЭДС гальванического элемента Нернста и Оствальда) или только контактную разность потенциалов г1 12 (физическая теория Вольта и Ленгмюра). Уравнение (12.2), впервые полученное А. Н. Фрумкиным, показывает, что ЭДС складывается из трех частей. [c.233]

Возникновение электрохимии как науки связано с именами Гальвани, Вольта и Петрова, которые на рубеже XVHI и XIX веков открыли и исследовали электрохимические (гальванические) элементы. Деви и Фарадей в первые десятилетия XIX века изучали электролиз. Быстрое развитие электрохимии в конце XIX века связано с появлением теории электролитической диссоциации Аррениуса (1887) и с работами Нернста по термодинамике электродных процессов. Теория Аррениуса развита Дебаем и Гюккелем (1923), которые разработали электростатическую теорию. [c.384]

Быстрое развитие в конце XIX и в начале XX столетия физической химии также сильно способствовало прогрессу аналитической химии. В области теории анализа особенно большую роль сыграло введение С. Аррениусом (1859—1927) теории электролитической диссоциации (в 1887 г.), примененной наряду с законом действия масс В. Оствальдом (в 1894 г.) для теоретического обоснования ряда аналитических реакций и приемов работы, носивших ранее в значительной мере эмпирический характер. Важное значение для анализа имели также работы немецкого физико-хи-мика В. Нернста (1864—1941), установившего правило произведения растворимости и разработавшего теорию гальванических элементов, а также Л. В. Писаржевского (1874—1938), вскрывшего сущность окислительно-восстановительных реакций как процессов, связанных с переходом электронов (1910—1914 гг.). Физическая химия обогатила аналитическую химию также учением об окислительных потенциалах, позволяющим теоретически предвидеть направление течения реакций окисления—восстановления, вычислять константы равновесия их, выбирать наиболее подходящие окислители и восстановители и решать ряд других весьма важных вопросов. [c.38]

Спустя 22 года после Н. Н. Бекетова курс физической химии начали читать за границей (В. Оствальд, Лейпцигский университет, 1887 г.). В этом же году в Лейпциге начал издаваться первый научный журнал физической химии. Лейпциг становится крупным центром бурно развивающейся физической химии. Публикуются выдающиеся работы по теории разбавленных растворов (Я. Г. Вант-Гофф), формулируются основные положения теории электролитической диссоциации (С. Аррениус), в теории гальванических элементов разрабатываются представления об электродных потенциалах (В. Нернст). [c.8]

Развитие термодинамики во второй половине XIX в. позволило подойти к вопросу об энергии гальванического элемента, опираясь на первое и второе начала термодинамики. В этом отношении большое значение имели исследования В. Гиббса (1878 г.) и Г. Гельмгольца (1882 г.). В 1889 г. В. Нернст выдвинул осмотическую теорию э. д. с. гальванического элемента и дал уравнение, связывающее э. д. с. с осмотическим давлением раствора. Эта теория, основанная на искусственном, не имеющем физического смысла представлении об упругости растворения металлов как некотором давлении, выталкивающем ионы металлов в раствор, в настоящее время отброшена. Уравнению же Нернста дано иное, строго термодинамическое обоснование. В. А. Тюрин в 1890 г. вывел термодинамическое уравнение для э. д. с, элемента, электроды которого представляют собой амальгаму различной концентрации, имеющее тот же вид, что и уравнение Нернста. [c.13]

Немецкий физикохимик Вальтер Фридрих Герман Нернст в 1889 г. разработал теорию гальванического элемента. В 1906 г. сн сформулировал третий закон термодинамики, который связан с понятием об абсолютном нуле температур. Но Вальтер Нернст был не только теоретиком, но и умелым изобретателем он создал свинцовый аккумулятор. Что это такое [c.132]

Еще в 1889 г. В. Нернст предложил теорию механизма действия гальванических элементов, с помощью которых с достаточной точностью нетрудно определить электродный потенциал в растворе. Нормальные электродные потенциалы практически всех металлов в настоящее время определены. [c.15]

Успехи химической теории процесса возникновения эдс, казалось бы, привели к выводу о том, что контактная теория Вольта должна быть отброшена как ложная. Однако по мере развития физики металлов выяснилось, что при соприкосновении двух металлов действительно возникает разность потенциалов. В работающем гальваническом элементе контакт двух разнородных. металлов неизбежен, значит эдс в качестве составной части должна включать и контактную разность потенциалов. А как же тогда быть с уравнением Нернста Можно ли применять его для вычисления электродвижущей силы и для определения ее зависимости от концентрации ионов, определяющих потенциал Оказывается, что оно остается справедливым. Только при этом следует учитывать, что входящий в величину эдс член ф°си — Ф°2п, который является постоянным для данного элемента и может быть определен опытным путем, включает в себя и контактную разность потенциала между медью и цинком. [c.19]

Уравнение Нернста является основой теории гальва нических элементов. Однако применение его имеет некоторые ограничения. Прежде всего уравнение Нернста относится к обратимым электродам, у которых под воздействием тока, текущего в обратном направлении, изменяют направление также и электродные процессы, в результате чего восстанавливается первоначальное состояние. Существуют многочисленные обратимые электроды. Например, электроды Zn/Zn можно с хорошим приближением считать обратимыми во время работы в гальваническом элементе ионы Zn переходят в раствор, но, если пропустить ток от внешнего источника в обратном направлении, они осаждаются из раствора на электроды. Не каждый электрод обладает таким свойством. В элементе Лек-ланше, где цинковый электрод находится в соприкосновении с раствором хлористого аммония (раствор нашатыря), ионы Zn- переходят в раствор, но под действием тока, текущего в обратном направлении, образуется водород. Такой необратимый электрод описывается более сложным уравнением. [c.151]

Для объяснения механизма возникновения скачка потенциала на электродах гальванического элемента Нернстом была предложена так называемая осмотическая теория (1889 г.). Теория концентрационных элементов, электроды - которых состоят из амальгам разных концентраций одного металла, была разработана В. Тюриным (1890 г.). [c.14]

В. Ф. Г, Нернст развил теорию гальванического элемента. [c.656]

Представим себе гальванический элемент, один полюс которого образован серебряным электродом, погруженным в раствор соли серебра концентрации Сг, а другой полюс представляет такой же электрод, погруженный в раствор, содержащий ионы Ад+ в какой-либо другой концентрации, например С]. Разберем с точки зрения осмотической теории работу подобного элемента, применив к данному случаю уравнение Нернста и принимая, что величина с одинакова для обоих полюсов. В таком случае имеем [c.193]

Более детально механизм действия гальванических элементов разъясняется теорией Нернста-Писаржевского. В куске металла существует подвижное равновесие [c.452]

Параллельно с развитием теории растворов развивалась и теория гальванических элементов. Успехи термодинамики позволили распространить следствия из второго начала термодинамики на электрохимические процессы и создать термодинамику гальванических элементов (работы Гельмгольца и Нернста). Экспериментальной проверкой основного уравнения термодинамики гальванических элементов занимались русские электрохимики Хрущев и Ситников (1889 г.). [c.14]

В теории Нернста принимаются во внимание только ионы одноименные с веществом, активным на электроде, так как для электродвижущих сил металлов имеют определенное значение лишь одноименные с ними свободные катионы. Это обстоятельство вносит большое различие между явлениями собственно осмотическими в растворах и гипотетическим осмотическим взаимодействием между металлом и раствором в гальванических элементах в то время как в первом случае индивидуальность катионов не играет никакой роли, и значение имеет лишь число частиц, в последнем сл чае в счет идут лишь катионы, одноименные с металлом. Все другие катионы дают значительно более отрицательные и довольно близкие один к другому потенциалы, являющиеся, кроме того, сравнительно неустойчивыми. В табл. 33 приведены значения потенциалов металлических электродов Ejj и sq в растворах, содержащих различные катионы установить какую-либо логическую связь между другими свойствами таких [c.227]

Система из ионов цинка и ориентированных к ним молекул воды и является тем приэлектродным слоем, который фигурирует в термодинамической теории и осмотической теории Нернста под названием двойного слоя . На рис. 77 изображены анионы соли, вероятнее всего ориентированные по отношению к металлу электрода. Если бы этот приэлектродный слой был устойчив, то ионы цинка, закрыв поверхность металла, в конце концов, приостановили бы дальнейшее течение процесса однако ионы [ п(НгО)]2+ переходят в раствор и на их место становятся другие — в результате отрыва новых ионоз металла из сферы влияния электронов. Таким образом обеспечивается непрерывность работы гальванического элемента. Итак, главным источником энергии, заставляющей переходить металл в раствор, является химическая энергия гидратации, которая при этом превращается в энергию электрическую. Кроме того, имеет большое значение разность энергий отрыва электронов на обоих электродах. [c.231]

Попытка количественной оценки вклада каждого из этих частных процессов в суммарную э. д. с. содержалась в химической или осмотической теории гальванического элемента, разработанной главным образом Нернстом и его школой. Согласно этой теории, при погружении металла в раствор, содержащий его ионы, некоторое количество ионов металла переходит из металла в раствор или в обратном направлении, в результате чего металл и раствор взаимно заряжаются. Это приводит к возникновению разности (скачка) потенциалов между металлом и раствором. Аналогичный скачок потенциалов возникает при погружении в раствор другого металла. Таким образом э.д.с. элемента можно представить как разность двух скачков гальвани-потенциала (ф1 и фг) на границах раствор/металл 1 и раствор/металл 2. В том случае, когда металл неза-ряжен, соответствующий скачок потенциала равен нулю. Поэтому предполагалось, что вводя в цепь гальванического элемента такую внешнюю разность потенциалов (в современной терминологии — потенциал нулевого заряда), при которой металл одного из электродов становится незаряженным, можно найти абсолютный нуль потенциала и тем самым установить абсолютный потенциал второго электрода. Таким образом проблема разделения э.д.с. на слагаемые, характеризующие отдельные процессы, происходящие в разных частях гальванического элемента, была сведена к задаче определения абсолютных электродных потенциалов. При этом вклад в э.д.с. процесса, происходящего на границе раздела фаз металл 1/металл 2, считался пренебрежимо малым. [c.150]

Эта дата справедливо считается годом начала физической химии как самостоятельной науки, так как на почве теории Вант-Гоффа возникли те основы, которые заложили фундамент современной физической химии теория электролитической диссоциации Аррениуса (1887) и осмотическая теория гальванического элемента Нернста (1889). [c.240]

Основы теории Нернста. В предыдущей главе мы рассматривали гальванический элемент в целом, как систему, в которой работа химической реакции превращается в электрическую. При этом мы не затрагивали вопроса ни о том, как это превращение происходит, ни о том, почему в разных элементах различны электродвижущие силы, которые в дальнейшем сокращенно будем обозначать через ЭДС. Нернст (1886) дал замечательную теорию, объясняющую эти вопросы, не разрешаемые одной лишь термодинамикой. Эта теория, известная под названием осмотической, основана на теориях растворов Вант-Гоффа и электролитической диссоциации Аррениуса. Вместе с последними она явилась тем фундаментом, на котором была построена современная физическая химия. [c.356]

Электродные реакции. Громадное значение теории Нернста заключается не только в том, что она дает связь между ЭДС и составом раствора, а еще и в том представлении, что процесс, протекающий в гальваническом элементе, разбивается на две независимых электродных реакции, из которых одна всегда состоит в приобретении электрона (восстановление), а другая — в его отдаче (окисление). Например в разобранной нами цепи Даниеля первый процесс [c.360]

Современная теория гальванического элемента возникла в 70-80-е годы XIX в. Ее основоположниками являются И. В. Гиббс, Г. Л. Гельмгольц, В. Нернст. [c.172]

В. Нернстом в 1889 г. была развита осмотическая теория гальванического элемента, которая, хотя и базировалась на неверных предпосылках, позволила получить уравнение, связывающее величину 3. д. с гальванического элемента с концентрацией раствора. В настоящее время уравнению Нернста дано строгое научное обоснование. [c.10]

В. Нернстом в 1889 г. была развита осмотическая теория гальванического элемента, которая позволила получить уравнение, связывающее величину [c.9]

В 1857 г. А. Де-ля-Рив сформулировал химическую теорию возникновения э.д.с. элемента. Согласно этой теории источником энерпш в элементе являются реакции окисления — восстановления, протекающие на границе контакта металла с раствором электролита. В дальнейшем химическая теория была развита в трудах В. Нернста и В. Оствальда в конце XIX в., получивших термодинамические уравнения для электродного потенциала и э.д.с. элемента. В XX в. широкое развитие получили исследования кинетики электродных реакций, позволившие сделать важные обобщения о механизме возникновения скачков потенциалов на различных границах раздела фаз и источниках возникновения э.д, с. в гальванических элементах. [c.158]

Вальтер Нернст (1864—1941) учился в Вюрцбурге и окончил университет у Кольрауша в 1887 г., представив диссертацию об электродвижущих силах, вызываемых магнетизмом в металлических пластинах, через которые проходит тепловой поток . Затем в качестве ассистента Оствальда Нернст работал в Лейпциге, где в 1889 г. стал приват-доцентом в 1894 г. он был назначен профессором в Гёттинген и в 1905 г. перешел в Берлин в качестве преемника Ландольта на посту директора 2-го уни-верситетс1х0Г0 Института химии (1-м Институтом руководил Э. Фишер), который вскоре был превращен в Институт физической химии. В 1924 г. Нернст был назначен директором Института физики в качестве иреем-ника Планка. В 1889 г., еще будучи ассистентом Оствальда, Нернст разработал осмотическую теорию гальванического элемента сделав значительный вклад в теорию электролитической диссоциации. Согласно Нерн-сту, когда в растворе напряжение превосходит осмотическое давление металлических ионов, металл выделяет в раствор ионы, несущие положительные заряды, и в то время как раствор заряжается положительно, металл заряжается отрицательно на поверхности раздела между металлом и раствором образуется двойной слой, обусловленный зарядами противоположных знаков. Этот двойной слой проявляет силу, которая действует на поверхности раздела металла с раствором и стремится передвинуть ионы металла от электролита к металлу. Она действует в противоположном направлении к напряжению в растворе электролита. В результате возникает электродвижущая сила между металлом и раствором. Развиваемая при этом максимальная работа может быть выражена в элек- [c.388]

В 20-х годах было очень распространено мнение о том, что ни уравнения термодинамики идеальных растворов, ни уравнения теории Нернста не применимы к вычислению потенциалов в неводных растворах электролитов. Проведя тщательные измерения, связанные с многочисленными экспериментальными усовершенствованиями, А. И. Бродский доказал, что обычные термодинамические соотношения применимы и к гальваническим элементам с разбавленными спиртовыми растворами. Кроме того, им был подробно рассмотрен вопрос о влиянии растворителя на потенциалы отдельных электродов. Эти исследования можно считать одними из первых в теории растворов электролитов в неводных средах. [c.192]

Раньше равновесие между металлом и раствором характеризовали вели" чиной так называемой электролитической упругости растворения. Понятие это было введено (1889) Нернстом на этом понятии основывалась осмотическая теория гальванических элементов. Электролитическая упругость растворения рассматривалась как величина, количественно характеризую -цая способ- [c.403]

Существование связи между энергией химической реакции, протекающей в элементе, и электрической энергией было установлено Кельвином (1851) и Гельмгольцем (1882). Последний показал, что э. д. с. элемента определяется свободной энергией химической реакции. Позже Нернст (1889) развил осмотическую теорию гальванических элементов. [c.219]

Химическая теория, развивавшаяся В, Нернстом, исходила из того опытного факта, что возникновение электрического тока в гальванических элементах связано с протеканием химических реакций, дающих необходимую для их работы энергию. Поэтому В. Нерист считал, что э. д. с. полностью определяется суммой скачков потенциала на границах металл — раствор. Однако нри этом в химической теории совершенно обходился вопрос о скачке потенциала на границе между металлами, который в действителыюсти существует. [c.246]

В. Нернст. Он станет знаменитым физиком и химиком, откроет третье начало термодинамики, получит Нобелевскую премию по химии и сменит М. Планка на посту директора Института физики в Берлине. А пока он скромный ассистент Оствальда, хотя и не новичок в науке. Работая как экспериментатор, он уже успел открыть новое явление возникновение электрического поля в телах, в которых создан градиент температуры, если их поместить в магнитное поле. Теперь он занялся диссертацией и взялся за теоретическую работу о гальванических элементах. Конечно, до него такой теорией занимались великие умы У. Томсон, Гиббс, Гельмгольц. Но ведь тогда не знали о ионах Нернст решил рассмотреть связь э.д.с. гальванических элементов с диффузией ионов. [c.56]

В то время когда гальванические элементы описанного выше типа впервые были применены для установления шкалы кислотности, предполагалось, что при помощи подобных элементов возможно будет измерять концентрацию водородных ионов [Н+], так как в соответствии с теорией Нернста потенциал металлического электрода является логарифмической функцией от концентрации растворенных ионов данного металла. Для величины 1д (1/[Н+]) Сервисен ввел символ pH. Одно из первых уточнений этой теории заключалось в замене концентраций активностями. Однако при этом возникло существенное и непреодолимое затруднение, заключающееся в отсутствии достаточно точного метода определения термодинамических активностей отдельных ионов. Точно можно определить только среднюю активность [c.399]

Для элемента из ге-валентных ионов с электродвижущей силой э. д. с. осмотическая теория гальванических цепей Нернста дает следующее соотношение [c.79]