Неорганическая химия. Часть 1. Теоретические основы химии. Николаева Р.Б. - 89 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

89
Этот переход широко используется на практике при эксплуатации химических
источников тока: аккумуляторов, батареек, топливных элементов (последние обла-
дают особенно высоким к.п.д. преобразования химической энергии в электрическую)
и др.
ГЭ получают, соединяя металлы двух электродов, имеющих разные потенциа-
лы, проводником первого рода – металлическим проводом, а их растворы проводни-
ком второго
рода – электролитическим ключом
1
. При этом образуется замкнутая
электрическая цепь и по металлическому проводу за счет разности потенциалов
электродов (
E∆
) течет ток силой:
R/EI
∆
=
, где R – сопротивление провода.
При протекании тока на электродах идут те же процессы, что и при формиро-
вании двойного электрического слоя, т.к. равновесие на обоих электродах все время
нарушается утечкой электронов с электрода более отрицательно заряженного (ано-
да) и приходом их на электрод с более положительным потенциалом (катод).
Разность потенциалов,
т.е. э.д.с. гальванического элемента, определяется по
формуле:
анодакатода
EEE
−
=∆ . Следует подчеркнуть, что при работе ГЭ значение его
э.д.с. (т.н. стационарная разность потенциалов) ниже, чем равновесная (имеющая
место при разомкнутой цепи). Если же ток, протекающий в элементе, бесконечно
мал, то стационарные потенциалы близки к равновесным, в этом случае для расчета
э.д.с. можно воспользоваться значениями равновесных потенциалов, рассчитанных
по формуле Нернста.
В процессе работы ГЭ за счет расхода восстановителя (на аноде) и окислителя
(на катоде) разность потенциалов постепенно снижается практически до нуля и
электрический ток в цепи прекращается, т.е. система приходит в равновесие.
Рассмотрим работу ГЭ на конкретных примерах:
а). Элемент Даниэля-Якоби;
Элемент Даниэля-Якоби состоит из медного и цинкового электродов и условно
изображается следующим образом:
)(Cu/CuSO//ZnSO/Zn)(
44
+−
(отметим, что первым и со знаком минус записывается электрод с менее положи-
тельным потенциалом, т.е. анод).
Значение э.д.с. данного гальванического элемента:
)Zn/Zn(E)Cu/Cu(EE
22 ++
−=∆ ,
где
)Cu(alg029,0)Cu/Cu(E)Cu/Cu(E
2202 +++
+= , (13),
)Zn(alg029,0)Zn/Zn(E)Zn/Zn(E
2202 +++
+= . (14).
Возьмем в качестве исходного состояния ГЭ стандартные условия, т.е.
1)Zn(a)Cu(a
22
==
++
моль/л. Тогда
1
Электролитический ключ – это П-образная трубка, заполненная раствором электролита, чаще рас-
твором KCl.

Страницы