Физическая и коллоидная химия. Балдынова Ф.П. - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

45 46
;
1
2
α
α
−
⋅
=
с
К
с
(I-87)
)(
2
λλλ
λ
−
⋅
=
∞∞
с
К
с
(I-88)
Можно определить и произведение растворимости
трудно растворимых солей (L). Для AgCl, например:
а=а
Аg
+ = а
Cl
-; L=a
Ag
+·a
Cl
- = a² ≈с² (1-89)
С увеличением температуры электропроводность рас-
творов электролитов растет за счет увеличения подвижно-
сти ионов, проходя через максимум при температуре, опре-
деляемой природой электролита, растворителя и концен-
трации. Измерение электропроводности раствора электро-
лита называется кондуктометрией. Кондуктометрические
измерения служат для дистанционного контроля состава
раствора в химической технологии, для определения кон-
центрации электролита в случае окрашенных или мутных
растворов, при титровании смесей кислот или оснований,
когда подбор цветного индикатора затруднен.
Электродными процессами называется взаимодейст-
вие ионов с электродами. Это электролиз и генерация ЭДС
в гальванических элементах.
При электролизе электрическая энергия преобразуется
в химическую энергию окислительно-восстановительной
реакции.
Гальванический элемент – прибор, преобразующий
энергию химической реакции в электрическую. Простей-
ший пример гальванического элемента - элемент
Даниеля-
Якоби
. Он состоит из двух электродов, погруженных в со-
ответствующие растворы электролитов. Между каждым
электродом и раствором возникает разность потенциалов.
Если эти электроды соединить, например, медной проволо-
кой, то на одном из электродов пойдет реакция окисления, а
на другом – реакция восстановления. Возникающая при
этом разность потенциалов между электродами называется
электродвижущей силой (ЭДС) элемента. ЭДС гальваниче-
ского элемента (Е) равно разности электродных потенциа-
лов:
Е=Е
1
-Е
2.
Например, ЭДС гальванического элемента
Cu CuSO
4
ZnSO
4
Zn
02
2
/
/
ZnZn
Cu
Сu
EE
+
+
−
=
Ε
. (I-90)
Электрическая работа гальванического элемента A
макс
определяется, как
A
′
макс
=n F E, (I-91)
где n - число электронов, участвующих в окислительно-
восстановительной реакции, F- число Фарадея, т.е. количе-
ство электричества, перенесенное одним г-эквивалентом
вещества.
При обратимых условиях
A
′
макс
= -∆G,
где ∆G - изменение изобарного потенциала, определяемое
по уравнению изотермы:
исх
кон
a
а
a
RTKRTGnFEA
lnln
max
−−=∆−==
′
. (I-92)
Из уравнения (I-92) можно получить
.lnln
исх
кон
a
а
a
nF
RT
K
nF
RT
nF
G
E −=
∆
−= (I-93)
Обозначив через Е
0
– э.д.с. элемента в стандартных услови-
ях, т.е. при активностях всех ионов, участвующих в реак-
ции, равной единице, получим:
a
K
nF
RT
E ln
0
= ; RTlnK
a
= nFE
0
. (I-94)
Сравнивая уравнения (I-93) и (I-94) можно получить
уравнение Нернста, позволяющего рассчитать э.д.с. гальва-
нического элемента:
                               α2 ⋅с                              этом разность потенциалов между электродами называется
                        Кс =         ;             (I-87)         электродвижущей силой (ЭДС) элемента. ЭДС гальваниче-
                               1−α
                                                                  ского элемента (Е) равно разности электродных потенциа-
                           λ2 ⋅ с                                 лов:
                 Кс =                               (I-88)
                        λ∞ (λ∞ − λ )                                                       Е=Е1-Е2.
      Можно определить и произведение растворимости               Например, ЭДС гальванического элемента
трудно растворимых солей (L). Для AgCl, например:                                  Cu CuSO4 ZnSO4 Zn
           а=аАg+ = аCl-; L=aAg+·aCl- = a² ≈с²     (1-89)                            Ε = EСu / Cu + 2 − EZn 2 + / Zn 0 . (I-90)
      С увеличением температуры электропроводность рас-                 Электрическая работа гальванического элемента A макс
творов электролитов растет за счет увеличения подвижно-           определяется, как
сти ионов, проходя через максимум при температуре, опре-                                A ′макс=n F E,                    (I-91)
деляемой природой электролита, растворителя и концен-             где n - число электронов, участвующих в окислительно-
трации. Измерение электропроводности раствора электро-            восстановительной реакции, F- число Фарадея, т.е. количе-
лита называется кондуктометрией. Кондуктометрические              ство электричества, перенесенное одним г-эквивалентом
измерения служат для дистанционного контроля состава              вещества.
раствора в химической технологии, для определения кон-                  При обратимых условиях
центрации электролита в случае окрашенных или мутных                                    A′макс= -∆G,
растворов, при титровании смесей кислот или оснований,            где ∆G - изменение изобарного потенциала, определяемое
когда подбор цветного индикатора затруднен.                       по уравнению изотермы:
      Электродными процессами называется взаимодейст-                                                               a
вие ионов с электродами. Это электролиз и генерация ЭДС                      ′ = nFE = − ∆G = − RT ln K a − RT ln кон .
                                                                            Amax                                          (I-92)
в гальванических элементах.                                                                                         аисх
      При электролизе электрическая энергия преобразуется         Из уравнения (I-92) можно получить
в химическую энергию окислительно-восстановительной                                   ∆G RT                 RT aкон
                                                                                 E=−        =      ln K a −   ln    .    (I-93)
реакции.                                                                               nF      nF           nF аисх
      Гальванический элемент – прибор, преобразующий              Обозначив через Е0 – э.д.с. элемента в стандартных услови-
энергию химической реакции в электрическую. Простей-              ях, т.е. при активностях всех ионов, участвующих в реак-
ший пример гальванического элемента - элемент Даниеля-            ции, равной единице, получим:
Якоби. Он состоит из двух электродов, погруженных в со-                               RT
ответствующие растворы электролитов. Между каждым                                E0 =     ln K a ; RTlnKa = nFE0.        (I-94)
электродом и раствором возникает разность потенциалов.                                nF
                                                                      Сравнивая уравнения (I-93) и (I-94) можно получить
Если эти электроды соединить, например, медной проволо-
                                                                  уравнение Нернста, позволяющего рассчитать э.д.с. гальва-
кой, то на одном из электродов пойдет реакция окисления, а
                                                                  нического элемента:
на другом – реакция восстановления. Возникающая при

                                                             45   46

Страницы