АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Гальванический элемент

Читайте также:
  1. II. Расчет силы сопротивления движению поезда на каждом элементе профиля пути для всех заданных скоростях движения.
  2. IV. Расчет механической мощности, реализуемой электровозом при движении с установившимися скоростями на заданных элементах профиля пути.
  3. O добавление новых элементов, согласующихся с существующими
  4. Rego Elementum (Путь Элементов)
  5. V. Расчет энергии, отдаваемой электровозом на тягу поезда на каждом элементе профиля пути.
  6. XI. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И ДРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, СВОЙСТВА. СПОСОБНОСТИ И ДАРОВАНИЯ АРТИСТА
  7. Абонент как элемент системы «библиотека»
  8. Абсолютизм. Общая характеристика. Особенности стиля. Используемые композиционные решения, конструктивные элементы и строительные материалы. Ключевые здания. Ключевые архитекторы.
  9. Анимация элементов Web-страниц
  10. Арктическая ориентированность-важный элемент в отношениях между Россией и Норвегией.
  11. Архаический элемент мести, возмездия становился дополнительным по отношению к устрашению. Преступнику отсекали тот орган, посредством которого он совершил преступные действия.
  12. Архитектура кхмеров. Общая характеристика. Особенности стиля. Используемые композиционные решения, конструктивные элементы и строительные материалы. Ключевые здания.

Гальванический элемент – это устройство, способное преобразовывать свободную энергию Гиббса окислительно-восстановительной реакции в электрическую.

Элемент состоит из двух электродов (например, цинк и медь), опущенных в растворы собственных солей (или другого электролита) и соединенных проводником.

Растворы солей также приведены в электрический контакт полупроницаемой мембраной или электролитическим ключом в виде стеклянной трубки, заполненной насыщенным раствором КСl.

При этом через проводник протекает электронный ток, а на электродах в растворе электролита протекают окислительно-восстановительные реакции. На внутреннем участке электрической цепи гальванического элемента (растворы солей и насыщенный раствор КСl) протекает ионный ток.

Например, для элемента Даниэля-Якоби:

– на аноде Zn0-2e=Zn2+ – окисление;

– на катоде Cu2+ +2e=Cu 0 – восстановление.

Уравнение токообразующей реакции:

Zn0+ Cu2+ =Zn2+ +Cu0.

Схема гальванического элемента: .

Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента (ε) выражается разностью установившихся электродных потенциалов катода и анода:

ε =ЕК-ЕА.

При стандартных условиях (при погружении металла в раствор собственного иона с одномоляльной концентрацией при температуре Т=25°С), электродный потенциал металла равен его стандартному электродному потенциалу (прил. 6).

В условиях, отличающихся от стандартных, электродный потенциал металла (Е) зависит от концентрации его ионов в растворе (при постоянной температуре), что выражается уравнением Нернста:

где Е0- стандартный электродный потенциал, В; n – число электронов, принимающих участие в процессе (заряд иона); Сm – моляльная концентрация (активность) гидратированных ионов металла в растворе, моль/кг Н2О.

Пример 1. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых металл был бы катодом, а в другом – анодом. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах в гальванических элементах. Определите ЭДС элементов при температуре 298 К, если активность ионов обоих металлов в первом элементе равна 0,01 моль/кг Н2О, а в другом 1,0 моль/кг Н2О.

Решение. Металл – медь. Составим элемент, в котором медный электрод является катодом. Анодом можно выбрать любой металл, имеющий меньший электродный потенциал, например – магний.

Схема гальванического элемента: (-) Mg/ Mg2+//Cu2+/Cu (+).

Реакция на аноде: Mg(тв.)-2e=Mg2+(водн.)

Реакция на катоде: Cu2+(водн.) +2e=Cu(тв.)

Уравнение токообразующей реакции:

Mg(тв.) + Cu2+(водн.) =Mg2+(водн.) +Cu(тв.)

Значения потенциалов электродов рассчитаем по уравнению Нернста:

 

,

,

Составим элемент, в котором медный электрод является анодом. Катодом можно выбрать любой металл, имеющий больший электродный потенциал, например, ртуть:

 

(-)Cu / Cu 2+//Hg2+/ Hg (+).

Запишем уравнение реакций:

Cu(тв.)-2e=Cu2+(водн.) – на аноде;

Hg2+(водн.) +2e=Hg(ж.) – на катоде.

Суммарное уравнение:

Cu(тв.)+ Hg2+(водн.) =Cu2+(водн.) + Hg(ж.).

Так как активность ионов металла в растворах равна 1 моль/кг воды, то в данном элементе оба значения потенциалов – стандартные:

.

Ответ: ε=0,51 В.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)