Класифікація електродів » Українські реферати
Теми рефератів
Авіація та космонавтика Банківська справа Безпека життєдіяльності Біографії Біологія Біологія і хімія Біржова справа Ботаніка та сільське гос-во Бухгалтерський облік і аудит Військова кафедра Географія
Геодезія Геологія Держава та право Журналістика Видавнича справа та поліграфія Іноземна мова Інформатика Інформатика, програмування Історія Історія техніки Комунікації і зв'язок Краєзнавство та етнографія Короткий зміст творів Кулінарія Культура та мистецтво Культурологія Зарубіжна література Російська мова Маркетинг Математика Медицина, здоров'я Медичні науки Міжнародні відносини Менеджмент Москвоведение Музика Податки, оподаткування Наука і техніка Решта реферати Педагогіка Політологія Право Право, юриспруденція Промисловість, виробництво Психологія Педагогіка Радіоелектроніка Реклама Релігія і міфологія Сексологія Соціологія Будівництво Митна система Технологія Транспорт Фізика Фізкультура і спорт Філософія Фінансові науки Хімія Екологія Економіка Економіко-математичне моделювання Етика Юриспруденція Мовознавство Мовознавство, філологія Контакти
Українські реферати та твори » Химия » Класифікація електродів

Реферат Класифікація електродів

Категория: Химия
Класифікація електродів

Електрод являє собою систему, в простому випадкускладається з двох фаз, з яких тверда володіє електронної, а інша - рідка- Іонною провідністю. Тверда фаза з електронною провідністю вважаєтьсяпровідником I роду, а рідка фаза з іонною провідністю - II роду. Призіткненні цих двох провідників відбувається утворення подвійногоелектричного шару (ДЕС). Він може бути результатом обміну іонами міжтвердою і рідкою фазами, або результатом специфічної адсорбції катіонів абоаніонів на поверхні твердої фази при зануренні її в воду або розчин.

При іонному механізмі утворення ДЕС, наприклад у випадкуколи хімічний потенціал атомів на поверхні металу (твердої фази) більшехімічного потенціалу іонів в розчині, то атоми з поверхні металу будутьпереходити в розчин у вигляді катіонів: Me п‚« Mez + + ze-.Вивільнені електрони при цьому заряджають поверхню твердої фазинегативно і за рахунок цього притягають до поверхні позитивно зарядженііони розчину. У результаті на межі розділу фаз утворюються двапротилежно заряджених шару, що є немов би обкладками своєрідногоконденсатора. Для подальшого переходу заряджених частинок з однієї фази в іншуїм необхідно зробити роботу, рівну різниці потенціалів обкладок цьогоконденсатора. У разі, якщо хімічний потенціал атомів на поверхні твердоїфази менше хімічного потенціалу іонів в розчині, то катіони з розчинупереходять на поверхню твердої фази, заряджаючи її позитивно: Mez + + ze-п‚« Me. Як у першому, так і в другому випадку зазначеніпроцеси протікають не нескінченно, а до встановлення динамічної рівноваги,яке можна зобразити оборотним редоксіпереходом типу Мe - п‚« Мez + або взагальному випадку Ох + п‚« Redz +.

Процеси, при яких віддача або приєднання електроніввідбувається на електродах, називаються електродними.

Нернстом була отримана формула, що зв'язує різницявнутрішніх потенціалів ДЕС з активностями (концентраціями) частинок, що беруть участьв оборотному редоксіпереходе:

,

-->> де пЃЄ (Me) - потенціал зарядженого шару твердої фази;

пЃЄ (розчин) - потенціал прилеглого до твердої фазішару розчину;

пЃ„ пЃЄ 0 - константа, рівна різниці пЃЄ (Me)- пЃЄ (р-р), при (Ох) = (Red) = 1 моль/л;

R - універсальна газова стала (8,31 Дж/К моль);

T - температура, К;

F - число Фарадея (96488 Кл/моль);

Z - число електронів, що беруть участь в редоксіпереходе; (Ох) і (Red) - активностіокисленої (Ох) і відновленої (Red) форм речовини в редоксіпереходе, моль/л.

Встановити внутрішні потенціали окремих фаз пЃЄ (Me)і пЃЄ (р - р), на жаль, експериментально не можна. Будь-яка спробапідключити розчин за допомогою дроту до вимірювального пристрою, викликаєпоява нової поверхні зіткнення фаз метал-розчин, тобтовиникнення нового електрода зі своєю різницею потенціалів, що впливає навимірювану.

Однак можна виміряти різницю пЃЄ (Me) - пЃЄ (р -р) за допомогою гальванічного елемента. Гальванічним елементом називаєтьсясистема, складена з двох різних електродів, що володіє здатністюмимовільно перетворювати хімічну енергію протікає в ньомуокислювально-відновної реакції в електричну енергію. Електроди, зяких складений гальванічний елемент, називаються напівелемент. Протікаєв гальванічному елементі окислювально-відновна реакціяпросторово розділена. Напівреакцій окислення протікає на напівелемент,званому анодом (негативно зарядженому електроді), а напівреакційвідновлення - на катоді.

Електрорушійна сила (ЕРС) гальванічного елементаалгебраїчно складається з різниць внутрішніх потенціалів складових йогоелектродів. Тому, якщо в якості одного напівелемент взяти електрод звідомою величиною різниці внутрішніх потенціалів пЃЄ (Me) - пЃЄ(Розчин), то по обмірюваної величиною ЕРС можна обчислити шукану різницюпотенціалів досліджуваного електрода.

Для цієї мети прийнято використовувати стандартний (нормальний)водневий електрод (див. рис. 1). Він складається з платинової пластинки абодроту, покритої платинової черню (дрібнодисперсного платиною), зануреної врозчин кислоти з = 1моль/л, тиск водню надяким 0,1 МПа (1 атм). Під каталітичним впливом платинової черні велектроді здійснюється оборотний редоксіпереход. Різниця внутрішніх потенціалівдля водневого електрода відповідно до формули Нернста дорівнює:

Рис. 1. Схема стандартного водневого електрода.

;

так як [H +] = 1 моль/л, а р (H2) =1атм, то

пЃЄ (Me) - пЃЄ (р - р) =

Іони, від концентрації яких безпосередньо залежитьпотенціал електрода, називають потенціалоопределяющімі для даного електрода.

За природою потенціалоопределяющіх іонів розрізняють електродиI роду, II роду, редокселектроди і мембранні електроди.

До електродів I роду відносяться металеві, Амальгамний ігазові. Для них потенціалоопределяющімі іонами є катіони. Вони оборотніщодо катіонів.

Металеві електроди складаються з металу, зануреного врозчин, що містить його іони. Їх можна представити у вигляді схеми: MeZ +/Me,наприклад Ag +/Ag. Їм відповідає оборотний редоксіпереход: MeZ + + п‚« Me.

Їх електродний потенціал згідно з формулою Нернста, з урахуваннямтого, що активність твердої фази при даній температурі дорівнює одиниці, можназаписати так:

.

Амальгамний електроди складаються з амальгами металу,перебуває в контакті з розчином, що містить іони цього металу: МеZ +/Ме (Hg);

МеZ + + п‚« Ме, наприклад Сd2 +/Сd ​​(Hg);

.

Газові електроди складаються з інертного металу (зазвичайплатини), що контактує одночасно з газом і розчином, що містить іоницього газоподібної речовини. Наприклад, водневий електрод.

Електроди I роду зазвичай використовують у ЕМА в якостііндикаторних, тобто електродів, чий потенціал залежить від концентраціїпевних іонів. Цю залежність називають електродним функцією.

Електроди II роду складаються з металу, покритого шаром йогомалорастворимого з'єднання і зануреного в розчин розчинної солі,містить той самий аніон, що і малорастворимое з'єднання. Для нихпотенціоопределяющімі іонами є аніони. Вони оборотні щодо аніонів.

AZ-/MA, M;

MA + п‚« M+ AZ-;

так як (MA) = (M) = 1,

то.

Електроди II роду широко застосовуються в електрохімічнихвимірах в якості еталонних (електродів порівняння), так як їх потенціалстійкий у часі і добре відтворюється, якщо концентрацію аніонапідтримувати постійною. Найбільш споживані в якості електродівпорівняння каломельний і хлорсеребряного електроди.

каломельного електрода складається з ртуті, покритої пастою,містить каломель (Hg2Cl2) і дотичної з розчином KCl:

Сl-/Hg2Cl2, Hg; ВЅ Hg2Cl2 + п‚« Hg+ Cl-;

E (Cl-(Hg2Cl2, Hg)) = 0,2678 - 0,0257 ln (Cl-), при 298 К.

Зазвичай вживають каломельні електроди з вмістом KCl 0,1 М;1М і насичений розчин.

хлорсеребряного електрод - срібна пластинка, покритаAgCl і занурена в розчин KCl: Cl-/AgCl, Ag

AgCl + п‚« Ag+ Cl-;

E (Cl-/AgCl, Ag) = 0,2224 - 0,0257 ln (Cl-) при 298 К.

При використанні насиченого розчину потенціалхлорсеребряного електрода при 298 К становить 0,22 В.

Окислювально-відновні (редокс-) електроди складаютьсяз інертного металу (наприклад Pt), зануреного в розчин, що містить якокислену (Ох), так і відновлену (Red) форми речовини: Ох, Red | Pt;

Ох + z п‚« Red;

.

Розрізняють прості (Sn4 +; Sn2 +) і складні (MnО4; Mn2 +) редокссістеми.Відповідно для олова можна записати

Sn4 +; Sn2 + | Pt; Sn4 + + 2 п‚«Sn2 +;

,

а для марганцю

MnО4-; Mn2 + | Pt; MnО4 - + 8H + + 5 п‚« Mn2 + + 4H2О;

.

У мембранних (іоноселективних) електродах, найважливішою складовоючастиною є напівпроникна мембрана. Це тонка рідке чи тверде плівказ переважною проникністю тільки для іонів одного сорту (наприклад Na в присутності іонів іншихлужних металів). Механізм напівпроникності мембран може бути різний. Водних випадках мембрана має пори певної ...


Страница 1 из 2Следующая страница

Друкувати реферат
Замовити реферат
Товары
Наверх Зворотнiй зв'язок