Физическая химия. Учебное пособие. Килимник А.Б. - 53 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Гальванический элемент называется правильно разомкнутым, если на обоих его концах подключён один и тот же
металл.
Различают гальванические элементы с переносом ионов:
Cu|М
1
|L
1
¦L
2
|М
2
|Cu; Cu|М
1
|L
1
¦¦L
2
|М
2
|Cu
и без переноса ионов:
Cu|М
1
|L¦М
2
|Cu.
Разность обратимых электродных потенциалов на полюсах правильно разомкнутого гальванического элемента на-
зывается
электродвижущей силой (э.д.с.).
Гальванические элементы применяются для исследования свойств веществ и их растворов (∆
H, ∆G, ∆S, a, K
дисс.
, pH),
в полярографичес-ком и потенциометрическом анализе, при исследовании кинетики электродных процессов.
Разработаны и производятся химические источники электрического тока (сухие элементы, щелочные и кислот-
ные аккумуляторы, топливные элементы).
В гальваническом элементе Даниеля – Якоби протекают электродные реакции:
Zn
→ Zn
2+
+ 2e (анодная реакция)
и
Cu
2+
+ 2e → Cu (катодная реакция).
Согласно закону М. Фарадея при прохождении через гальванический элемент 96484,56 Кл на электродах преобразу-
ется по одному моль-эквиваленту веществ.
Майкл Фарадей (1791 – 1867).
Родился 22 ноября 1791 г. в Лондоне. Английский физик и химик.
Учился самостоятельно. С 1813 г. работал в лаборатории Г. Дэви в Королевском институте в Лондоне (с
1825 – её директор), с 1827 г. – профессор Королевского института.
Один из основателей электрохимии. Установил количественные законы электролиза (1833 – 1836). Ввёл поня-
тие диэлектрической проницаемости.
Член Лондонского королевского общества (1824). Иностранный член Петербургской АН (1831).
В обратимых условиях электрическая работа, совершаемая за счёт протекающих в гальваническом элементе хи-
мических реакций, максимальна и равна изменению энергии Гиббса.
Если изменение энергии Гиббса представить в электрических единицах, то мы получим уравнение:
∆G
T
= – nFE
0
,
где n – число электронов, участвующих в электродном процессе при окислении или восстановлении одного моля вещест-
ва;
E
0
– электродвижущая сила гальванического элемента.
Изменение энергии Гиббса, сопровождающее превращение исходных веществ в конечные (Zn + Cu
2+
→ Zn
2+
+ Cu; T =
const и
P = const), равно
[
]
[]
[]
[]
0
2
2
ZnCu
CuZn
lnln nFERTKRTG
T
−=+−=∆
+
+
.
Решение этого уравнения относительно E
0
(при [Zn] = [Cu] = 1) имеет вид
[
]
[]
+
+
+=
2
2
0
Zn
Cu
ln
nF
RT
EE
o
.
Для электродных потенциалов медного и цинкового электродов можно записать:
[
]
+
+=
++
2
/CuCu/CuCu,0
Culn
22
nF
RT
EE
o
;
[
]
+
+=
++
2
/ZnZn/ZnZn,0
Znln
22
nF
RT
EE
o
.
В общем виде уравнение для расчёта обратимых электродных потенциалов (уравнение Нернста) записывается так:
[
]
[]
d
Ox
nF
RT
EE
ii
Re
ln
0
,0
+=
.
где
0
i
E = [RT / (nF)] lnK – стандартный электродный потенциал; [Ox] и [Red] – концентрации окисленной и восстановлен-
ной формы вещества, соответственно.
Вальтер Фридрих Герман Нернст (1864 – 1941).
Родился 25 июня 1864 г. в Бризене (ныне – Вомбжезьно, Польша). Немецкий физик и физикохимик.
Учился в университетах Цюриха, Берлина, Граца и Вюрцбурга (1883 – 1887). С 1887 г. – ассистент
В. Ф. Оствальда в Лейпцигском университете. Служил в Гёттингенском (1890 – 1905, с 1891 – профессор) и Бер-
линском (с 1905) университетах. Одновременно – директор Института химии (1905 – 1922) и директор Институ-
та экспериментальной физики при этом институте (1924 – 1933).

Страницы