Стандартные электродные потенциалы

Мерой склонности веществ к окислению и восстановлению служит стандартный электродный потенциал.

Если погрузить пластинку некоторого металла в водный раствор его собственной соли (Cu в раствор CuSO₄ или Zn в раствор ZnSO₄), то в такой системе принципиально возможно протекание двух противоположных электрохимических процессов:

а) катионы могут восстанавливаться и осаждаться в виде атомов из раствора соли на металл (так как для разряда этих ионов расходуются электроны, то в самом атоме металла возникает недостаток электронов)

Меⁿ⁺ + ne^– = Mе⁰.

б) атомы металла могут окисляться и ионы Меⁿ⁺ из кристаллической решетки переходят в раствор под воздействием полярных молекул воды, электроны остаются в металле и обусловливают их избыток

Mе⁰ – ne^– = Меⁿ⁺.

Склонность катионов к восстановлению обычно возрастает с повышением концентрации соли в растворе.

Склонность металлов к окислению зависит от химической природы металла. Так, для цинка она значительно выше, чем для меди. Если предположить, что концентрация веществ в растворе одинаковы, то цинк поставит в раствор большее число катионов, чем медь, а следовательно, на цинковой пластинке останется больше электронов.

Благодаря электрохимическому притяжению между катионами и электронами, катионы удерживаются вблизи поверхности металла. В результате возникает двойной электрический слой (рис. 6.1) и появляется разность электрических потенциалов.

Подобная система – металл, погруженный в раствор электролита, называется электродом.

Электроды – это система из двух токопроводящих тел: проводников 1–го и 2–го рода.

К проводникам 1–го рода относятся металлы, сплавы, оксиды с металлической проводимостью, а также неметаллические материалы, в частности графит; носители заряда – электроны.

К проводникам 2–го рода относятся расплавы и растворы электролитов; носители заряда – ионы.

Рисунок 6.1 Двойной электрический слой

Устройство, состоящее из двух электродов, называется гальваническим элементом. Абсолютное значение разности потенциалов, возникающее на границе металл/электролит принципиально измерить нельзя никакими средствами, так как она возникает между двумя фазами разной природы (твердый металл – жидкий раствор). Однако можно измерить разность двух химически различных электродов, приняв один из них за электрод сравнения.

В качестве электрода сравнения обычно используют электрод H⁺|H_2(г) – водородный электрод, предложенный немецким физико–химиком Нерстом.

Чтобы можно было сравнивать разности потенциалов различных электродов, следует работать в стандартных условиях. В качестве таковых приняты: температура 25⁰С (298,15К), давление 101,325 кПа (1атм.), концентрация ионов 1 моль/л. В электроде сравнения, называемом стандартным водородным электродом, поддерживается концентрация катионов водорода 1 моль/л и давление газообразного Н₂, равное 101,3 кПа (1 атм.).

Разность потенциалов стандартного водородного электрода и какого–либо другого электрода (металл/раствор соли металла), измеренная при стандартных условиях, называется стандартным электродным потенциалом (обозначение Е⁰).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: