Уравнение Нернста. В результате изучения потенциалов различных электродных про­цессов установлено, что их величины зависят от следующих трех пара­метров:

 

В результате изучения потенциалов различных электродных про­цессов установлено, что их величины зависят от следующих трех пара­метров:

1) от природы веществ-участников электродного процесса;

2) от концентраций (активностей) этих веществ (или ионов);

3) от температуры системы.

И эта зависимость выражается уравнением Нернста (14.5).

Критерий возможности самопроизвольного протекания электрохимической (окислительно-восстановительной) реакции – отрицательная величина G реакции. В общем случае для реакции

 

aA + bB ↔ cC + dD

 

G = G0 + RT ln([C]c[D]d/[A]a[B]b) . (14.3)

 

В положении равновесия G = 0 и

 

G0 = -RTlnKр . (14.4)

 

Тогда

 

E = - G/nF = (RT/nF)[lnKр - ln([C]c[D]d/[A]a[B]b)],

 

E =E0 - (RT/nF) ln([C]c[D]d/[A]a[B]b) , (14.5)

 

где n- число электронов, принимающих участие в полуреакции;

Kр = [C]cравн[D]dравн/[A]aравн[B]bравн - константа равновесия.

Для обычной при электрохимических измерениях стандартной температуры (25 °С = 298 К) при подстановке значений постоянных величин (R=8,31 Дж/(моль ∙ К), F=96500 Кл/грамм-эквивалент) уравне­ние (1.5) принимает вид:

 

Е = Е°298 + 0,059 / z ∙ lg(C Oic. / С восст.). (14.6)

 

Если в качестве электрода используют металл, погруженный в раствор его соли, то рассматриваемая формула примет вид:

 

Е = Е0298 + 0,059 / z ∙ lg С ок , (14.7)

 

так как концентрация твердой фазы (металла) принимается равной 1.

ЭДС гальванического элемента определяется как разность потен­циалов восстановления электродов, причем от большего потенциала отнимают меньший:

 

ЭДС = Е1 (катода) - Е2 (анода). (14.8)

 

В уравнении Нернста, строго говоря, нужно вместо концентраций пользоваться активностями ионов.

Если разность стандартных восстановительных потенциалов невелика (не более 0,3 В), направление окислительно-восстановительной реакции можно изменить, изменяя концентрации веществ и температуру.

Гальванический элемент, составленный из двух одинаковой при­роды электродов, которые различаются только концентрацией одно­именных ионов металла в растворах, называется концентрационным.

Например, схема такого элемента, составленная из двух медных электродов, которые опущены в два раствора сульфата меди с различной молярной концентрацией имеет вид:

 

Сu CuSO4(10-6 М) | КСl | CuSO4(lM) | Сu.

 

ЭДС концентрационного элемента можно определить по формуле

 

ЭДС конц. гальв. эл. = 0,059 / z ∙ lg(Clок. / С2ок.). (14.9)

 








Дата добавления: 2015-08-08; просмотров: 620;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.