Теоретическая часть
1) Целью нашей работы является измерение ЭДС гальванического элемента Якоби-Даниеля.
2) На электродах гальванических элементов протекают окислительно-восстановительные реакции т.к. в принцип работы гальванического элемента входит полное или частичное окисление вещества и полное (частичное) восстановление другого вещества.
3) Гальванические элементы широко используются в современной технике в качестве источников питания для различных потребителей.
|
Рис. 1 |
4) При погружении металла в раствор начинается сложное взаимодействие металла с компонентами раствора. В результате взаимодействия происходит окисление металла и его гидратированные ионы переходят в раствор, оставляя в металле электроны, заряд которых не компенсирован положительно заряженными ионами в металле:
Me + mH2O -> Me(H2O)n+ m+ne
Металл становится заряженным отрицательно, а раствор - положительно.
Положительно заряженные ионы из раствора притягиваются к отрицательно заряженной поверхности металла. На границе металл - раствор возникает двойной электрический слой. См. рис 1.
5) Уравнение Нернста, протекающее при температуре Т = 298К и соответствующих значениях газовой постоянной R и числа Фарадея имеет вид:
ЕMe n+ /Me= ЕоMe n+ /Me+ (0,059/n) IgС Me n+ (где С – концентрация раствора)
6) Потенциал, устанавливающийся в условиях равновесия электродной реакции, называется равновесным электродным потенциалом. Для его нахождения, как правило, находят разность потенциалов измеряемого электрода, потенциал которого условно принимают равным нулю.
7) Водородный электрод состоит из платинированной пластины, контактирующей с газообразным водородом,
|
Рис. 1 |
находящимся под давлением 101 кПа и раствором, в котором активность ионов Н равна единице.
Водородный электрод относится к газовым электродам, в котором по крайней мере один из реагентов является газообразным. Так как для протекания электродной реакции необходим подвод и отвод электродов, то газовые электроды содержат проводники первого рода, которые непосредственно в реакции не участвуют и в ходе реакции не меняются. В качестве проводника первого рода для стандартного водородного электрода служит платина. При контакте платины с молекулярным водородом происходит адсорбция водорода на платине. Адсорбированный водород, взаимодействуя с молекулами воды переходит в раствор в виде ионов, оставляя в платине электроны. При этом платина заряжается отрицательно, а раствор - положительно, возникает скачок потенциала между платиной и раствором. Наряду с переходом ионов в раствор идёт обратный процесс восстановления ионов Н с образованием молекул водорода. Равновесие на водородном электроде можно представить в виде:
2Н + +2е= Н2
Абсолютное значение потенциала водородного электрода неизвестно, но условно считают за нуль потенциал стандартного электродного водорода, то есть потенциал при рН2=101 кПа и аН+ =1 моль/л.
8) При изменении потенциала электрода применяют хлор - серебряный электрод, так как потенциал его нам известен.
9) Связь изменения энергии Гиббса (rG°) реакции, протекающей в гальваническом элементе с константой равновесия этой реакции (Кр) и со стандартной ЭДС этого элемента (Е°) определяется формулой:
Е = -(rG°/nF) +(RT/nF)ln([CB]b [CD] d/[CL ] l [CM] m )
где ([CB]b [CD] d/[CL ] l [CM] m )- это (Кр)-1.
Лабораторная работа
|
|
Лабораторная работа № 10.
Измерение ЭДС гальванического элемента Якоби - Даниеля.
Цель работы - исследование зависимости потенциалов электродов первого рода от концентрации катиона и измерение ЭДС гальванического элемента Якоби - Даниеля.
Смотрите также
Седьмая группа периодической системы.
Из членов данной группы водород был рассмотрен ранее.
Непосредственно следующие за ним элементы — F, Сl, Br и I — носят общее
название галогенов. К ним же следует отнести и элемент № 85 — астат ...