Химические методы анализа - 81 стр.

лительно-восстановительных реакций. Поэтому важно изучить более       (проводников второго рода). Таким образом, ионы цинка, водорода и
подробно устройство и поведение электрохимических ячеек, а также      другие положительно заряженные частицы мигрируют от цинкового
способы измерения возникающих в них потенциалов.                      электрода по мере того, как он окисляется; аналогично отрицатель-
                                                                      но заряженные ионы притягиваются к этому электроду избытком по-
                          IV.2.1. Ячейки                              ложительно заряженных ионов, образующихся в результате электро-
                                                                      химического процесса. В солевом мостике ток переносится главным
      Ячейка состоит из пары проводников, или электродов, обычно      образом ионами калия, движущимися в направлении медного электро-
металлических, каждый из которых погружен в раствор электролита.      да, и хлорид-ионами, движущимися в направлении цинкового электро-
      Если электроды расположены так, как показано на рис.4.1, и по   да.
проводнику течет ток, то на поверхности одного электрода происхо-            Третий способ переноса тока осуществляется на поверхности
дит окисление, а на поверхности другого - восстановление.             обоих электродов. В этом случае окислительная или восстановитель-
      Гальваническим (вольтовым) элементом называется ячейка,         ная реакция приводит к тому, что сочетание ионной проводимости
являющаяся источником электрической энергии. Для работы элек-         раствора с электронной проводимостью электродов образует замкну-
тролитической ячейки, напротив, требуется внешний источник энер-      тую цепь, по которой может протекать ток.
гии. Ячейка, изображенная на рис.4.1, обеспечивает самопроизволь-
ный перенос электронов от цинкового электрода к медному при по-                         IV.2.2.Электродные процессы
мощи внешнего проводника, следовательно, это гальванический эле-
мент.                                                                       Далее рассмотрим ячейки, составленные из двух полуэлемен-
      Этот же элемент может действовать и как электролитическая       тов, каждый из которых связан с процессом, протекающим на од-
ячейка, если во внешнюю цепь подключить сухой элемент или другой      ном из электродов. Следует подчеркнуть, что работа одного из полу-
источник тока, чтобы электроны двигались через ячейку в противопо-    элементов независимо от другого невозможна, так же как невозможно
ложном направлении. В этих условиях возможно растворение меди и       и измерение потенциала индивидуального полуэлемента.
выделение цинка. На протекание этих процессов расходовалась бы
энергия сухого элемента.                                                                        Анод и катод

                Обратимые и необратимые ячейки                              В любой электрохимической ячейке электрод, на котором
                                                                      происходит окисление, называют анодом, а электрод, на котором
      Часто (как показано на рис.4.1), изменение направления тока     происходит восстановление, - катодом.
приводит просто к изменению направления химических реакций, про-            Обычные катодные реакции иллюстрируются следующими
текающих на электродах. Такую ячейку называют электрохимически        уравнениями:
обратимой. Для других ячеек реверсирование тока вызывает проте-                              Ag+ + e → Ag (тв.)
кание совершенно иных реакций на одном или на обоих электродах.                              2H+ + 2e → H2 (газ)
Такие ячейки называют необратимыми.                                                            Fe3+ + e → Fe2+
                                                                                          −
                                                                                       NO3 + 10H+ + 8e → NH4+ + 3H2O
                 Прохождение тока через ячейку                              Все приведенные реакции могут происходить на поверхности
                                                                      инертного катода, например платинового. Из растворов, не содержа-
      В различных частях ячейки, изображенной на рис. 4.1, электри-   щих других легко восстанавливающихся веществ, часто выделяется
ческий ток переносится тремя совершенно различными способами. В       водород.
электродах и внешнем проводнике переносчиками тока служат элек-             Типичные примеры анодных реакций:
троны, движущиеся от цинка к меди. В растворах ток переносится за                            Cd (тв.) → Cd2+ +2e
счет миграции и положительно, и отрицательно заряженных ионов                               2Cl- → Cl2 (газ) + 2e


                               161                                                                   162