ЭХП Электрохимическая система

Электрохимическая система
(с одним электролитом)

Электрохимическая система
(с двумя электролитами)

Электрохимическая схема
Система с одним электролитом –
Система с двумя электролитами –
электрод1| электролит | электрод2
электрод1| электролит1 ¦¦ электролит2 | электрод2

Гальванический элемент Даниэля

Электрохимические термины и процессы в гальваническом элементе
Анод – электрод, на котором происходит
окисление.
Катод - электрод, на котором происходит восстановление.
1) Окисление восстановителя -
анодная реакция : Zn – 2 ē → Zn2+
2) Восстановление окислителя –
катодная реакция : Cu2+ + 2 ē → Cu
3) Движение ионов в растворе
4) Движение электронов во внешней цепи
Токообразующая реакция (ТОР) - сумма катодной и анодной реакций
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

Схема:
анод| электролит1 ¦¦ электролит2 | катод
Полная: Zn | ZnSO4 ¦¦ CuSO4 | Cu
Краткая: Zn| Zn2+ ¦¦ Cu2+ | Cu

Электродвижущая сила (ЭДС) – разность потенциалов (напряжение) между электродами: E = φ2 - φ1.
E связана с ΔG: E = - ΔG/nF
n – количество электронов в ТОР
F - число Фарадея = 96500 Кл/моль

Измерения электродных потенциалов
E = φкатода – φанода
Принято: электродный потенциал = = E = φэлектрода – φэлектрода сравнения

Стандартный водородный электрод

Установка для измерения потенциалов
A: Zn – 2 ē = Zn2+ K: 2 H+ + 2 ē = H2
Схема: Zn| Zn2+ ¦¦ H+ | H2 | Pt

Стандартный электродный потенциал
Измеряется Е = φэлектрод – φСВЭ =
= ЕOx/Red
ЕOx/Red = f(природы реагентов, с, Т)
Стандартный электродный потенциал -
Е0Ox/Red = ЕOx/Red (cOx= 1 моль/л, cRed= 1 моль/л)
Пример:
Е0Zn2+/Zn
Для Т = 25 0С (298 К) Е0Ox/Red в таблицах

Ряд напряжений металлов

Металлический электрод первого рода
Реакция:
Men+ +ne- = Me
n – количество
электронов
Cu2+ +2e- = Cu
Схема:
Men+ | Me
Cu2+ | Cu

Зависимость Е от с
- уравнение Нернста
F – число Фарадея
F = 96500 Кл/моль
При Т = 25 0С (298 К)

Металлический электрод второго рода
Реакция:

Уравнение потенциала:

хлорсеребряный электрод
Ag | AgCl | Cl-
AgCl + ē = Ag + Cl-
кадмий-оксидный электрод
Cd | CdO | OH-
CdO +H2O + 2 ē = Cd + 2 OH-

Окислительно-восстановительный электрод
Реакция:
Пример:
Пример:
Схема:

Уравнение потенциала
Пример:

Газовый электрод
Реакция:
Пример:
Пример:
Схема:
A- | A2 | Pt

Уравнение потенциала
кислородный электрод
Pt | О2 | OH-
O2 + 2Н2O + 4e- = 4OH-