ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
За счет перехода положительных ионов в раствор обе пластинки при-
обретут по отношению к раствору отрицательный заряд. Однако их потен-
циалы не будут равны. Дело в том, что цинк по сравнению с медью более
охотно и в большем количестве передаёт свои катионы в раствор. В итоге
цинковая пластинка заряжается заметно сильнее (т. е . накапливает больше
электронов), чем медная пластинка . Поэтому цинковая пластинка (она же
электрод, т. е . проводник, по которому электроток поступает в жидкость )
будет отрицательной, а медная – положительной. Если теперь соединить
обе пластинки внешним проводником, то по нему потечет ток (побегут
электроны) от цинкового к медному электроду. По мере перехода электро-
нов с поверхности цинковой пластинки в раствор разность потенциала ме-
жду нею и раствором станет понижаться. Что бы избежать этого и сохра-
нить свой исходный потенциал, цинковый электрод начинает выбрасывать
в раствор все новые и новые порции своих катионов Zn
2+
. В ходе этого
цинковый электрод постепенно растворяется в соответствии с количеством
пройденного через него электротока , а раствор обогащается ионами Zn
2+
.
В свою очередь, с приходом (перекачкой) электронов на поверхность
медного электрода , его потенциал относительно раствора возрастает. Но,
как и цинковый , медный электрод старается сохранить свой исконный по -
тенциал. С целью нейтрализации притока электронов медный электрод
вначале ограничивает, а потом полностью прекращает перевод своих ка -
тионов Cu
2+
в раствор. Но этого может оказаться недостаточно . Поэтому
возникший избыток электронов он начинает передавать соприкасающимся
с ним катионам Cu
2+
, находящимся в растворе. В ходе этого катионы Cu
2+
восстанавливаются и , теряя подвижность , оседают на медном электроде . В
итоге , если цинковый электрод окисляется и растворяется, то масса медно -
го электрода увеличивается за счет осаждения на нем восстановленных ка -
тионов меди в виде металла Cu
0
.
Что касается электролитической ячейки , то в ней электрохимическое
реакция совершается не самопроизвольно , воздействием внешнего источ-
ника тока , например аккумулятора. По своей направленности эта реакция
противоположна той, которая наблюдается в гальванической ячейке . Со -
гласно рис.1, аккумулятор в цепи электролитической ячейки отбирает
электроны от медного электрода и перекачивает их на цинковый . Медный
электрод, чтобы сохранить своё исходное состояние (т. е . иметь некоторый
избыток электронов по отношению к раствору), принимается усиленно пе -
редавать в него свои катионы Cu
2+
. Но это не спасает положение электро-
да . Все дело в том, что все «высвободившиеся» электроны тут же изыма-
ются аккумулятором. Но медный электрод не может изменить своей при-
роде и, несмотря на тщетность своих усилий, продолжает отрывать от сво -
ей поверхности и посылать в раствор свои катионы Cu
2+
. В результате это -
го он окисляется, растворяется и теряет свою массу.
В свою очередь, цинковый электрод, наоборот, под воздействием ак-
кумулятора испытывает постоянный избыток электронов сверх своего ес-
тественного уровня. Чтобы вернуться к своему нормальному потенциалу
относительно раствор, он вынужден излишек электронов передавать ка -
3
За сче тпе р е хо да по ло ж и те льных и о но в в р а ство р о б е пла сти нки пр и -
о б р е тутпо о тно ше ни ю к р а ство р у о тр и ца те льный за р яд. О дна ко и х по те н-
ци а лы не б удутр а вны. Де ло в то м , что ци нк по ср а вне ни ю с м е дью б о ле е
о хо тно и в б о льше м ко ли че стве пе р е да ё тсво и ка ти о ны в р а ство р . В и то ге
ци нко ва я пла сти нка за р яж а е тся за м е тно си льне е (т. е . на ка пли ва е тб о льше
эле ктр о но в), че м м е дна я пла сти нка . По это м у ци нко ва я пла сти нка (о на ж е
эле ктр о д, т. е . пр о во дни к, по ко то р о м у эле ктр о то к по ступа е тв ж и дко сть)
б уде т о тр и ца те льно й, а м е дна я – по ло ж и те льно й. Е сли те пе р ь со е ди ни ть
о б е пла сти нки вне шни м пр о во дни ко м , то по не м у по те че т то к (по б е гут
эле ктр о ны) о тци нко во го к м е дно м у эле ктр о ду. По м е р е пе р е хо да эле ктр о -
но в с по ве р хно сти ци нко во й пла сти нки в р а ство р р а зно сть по те нци а ла м е -
ж ду не ю и р а ство р о м ста не тпо ни ж а ться. Ч то б ы и зб е ж а ть это го и со хр а -
ни ть сво й и схо дный по те нци а л, ци нко вый эле ктр о д на чи на е твыб р а сыва ть
в р а ство р все но вые и но вые по р ци и сво и х ка ти о но в Zn2+. В хо де это го
ци нко вый эле ктр о д по сте пе нно р а ство р яе тся в со о тве тстви и с ко ли че ство м
пр о йде нно го че р е з не го эле ктр о то ка , а р а ство р о б о га ща е тся и о на м и Zn2+.
В сво ю о че р е дь, с пр и хо до м (пе р е ка чко й) эле ктр о но в на по ве р хно сть
м е дно го эле ктр о да , е го по те нци а л о тно си те льно р а ство р а во зр а ста е т. Н о ,
ка к и ци нко вый, м е дный эле ктр о д ста р а е тся со хр а ни ть сво й и ско нный по -
те нци а л. С це лью не йтр а ли за ци и пр и то ка эле ктр о но в м е дный эле ктр о д
вна ча ле о гр а ни чи ва е т, а по то м по лно стью пр е кр а ща е т пе р е во д сво и х ка -
ти о но в Cu2+ в р а ство р . Н о это го м о ж е т о ка за ться не до ста то чно . По это м у
во зни кши й и зб ыто к эле ктр о но в о н на чи на е тпе р е да ва ть со пр и ка са ю щи м ся
с ни м ка ти о на м Cu2+, на хо дящи м ся в р а ство р е . В хо де это го ка ти о ны Cu2+
во сста на вли ва ю тся и , те р яя по дви ж но сть, о се да ю тна м е дно м эле ктр о де . В
и то ге , е сли ци нко вый эле ктр о д о ки сляе тся и р а ство р яе тся, то м а сса м е дно -
го эле ктр о да уве ли чи ва е тся за сче то са ж де ни я на не м во сста но вле нных ка -
ти о но в м е ди в ви де м е та лла Cu 0.
Ч то ка са е тся эле ктр о ли ти че ско й яче йки , то в не й эле ктр о хи м и че ско е
р е а кци я со ве р ша е тся не са м о пр о и зво льно , во зде йстви е м вне шне го и сто ч-
ни ка то ка , на пр и м е р а ккум улято р а . По сво е й на пр а вле нно сти эта р е а кци я
пр о ти во по ло ж на то й, ко то р а я на б лю да е тся в га льва ни че ско й яче йке . Со -
гла сно р и с.1, а ккум улято р в це пи эле ктр о ли ти че ско й яче йки о тб и р а е т
эле ктр о ны о тм е дно го эле ктр о да и пе р е ка чи ва е ти х на ци нко вый. М е дный
эле ктр о д, что б ысо хр а ни ть сво ё и схо дно е со сто яни е (т. е . и м е ть не ко то р ый
и зб ыто к эле ктр о но в по о тно ше ни ю к р а ство р у), пр и ни м а е тся уси ле нно пе -
р е да ва ть в не го сво и ка ти о ны Cu2+. Н о это не спа са е тпо ло ж е ни е эле ктр о -
да . В се де ло в то м , что все « высво б о ди вши е ся» эле ктр о ны тутж е и зым а -
ю тся а ккум улято р о м . Н о м е дный эле ктр о д не м о ж е ти зм е ни ть сво е й пр и -
р о де и , не см о тр я на тще тно сть сво и х уси ли й, пр о до лж а е то тр ыва ть о тсво -
е й по ве р хно сти и по сыла ть в р а ство р сво и ка ти о ныCu2+. В р е зульта те это -
го о н о ки сляе тся, р а ство р яе тся и те р яе тсво ю м а ссу.
В сво ю о че р е дь, ци нко вый эле ктр о д, на о б о р о т, по д во зде йстви е м а к-
кум улято р а и спытыва е тпо сто янный и зб ыто к эле ктр о но в све р х сво е го е с-
те стве нно го ур о вня. Ч то б ы ве р нуться к сво е м у но р м а льно м у по те нци а лу
о тно си те льно р а ство р , о н вынуж де н и зли ше к эле ктр о но в пе р е да ва ть ка -
