Электродные процессы. Электроды. Потенциометрия

Электродный процесс
Zn0 = Zn2+ + ne−

Гальванический элемент
Гальванический элемент Даниэля – Якоби

Zn│ZnSO4││CuSO4│Cu.
Zn – 2ē → Zn2+ – анодное окисление;
Cu2+ + 2ē → Cu0 – катодное восстановление;
Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu0 – токообразующая реакция.
E = Eкатода – Eанода
Работа гальванического элемента

Уравнение Нернста

Водородный электрод
Схема:
(Pt) H2⏐H+
Уравнение электродной реакции:
H2 ⇄ 2Н+ + 2е– .
Уравнение Нернста:

Ряд напряжений металлов

Классификация электродов:
1) По природе электродной реакции:
I рода
II рода
Окислительно-восстановительные (RedOx) Ионоселективные (ионообменные)
2) По назначению:
индикаторные (электроды определения)
электроды сравнения
мембранные

Электроды 1 рода
Обратимы относительно катиона
Схема:
Меn+/ Mе0 (Ag, Zn, Cu, Cd)
Электродный процесс:
Mez+ + zе– ⇄ Mе0
Уравнение Нернста:

Электроды II рода
Обратимы относительно аниона
Схема:
Ме | МеAn | Anz─
Электродный процесс:
МеAn + zе– ⇄ Ме + Anz─
Уравнение Нернста:

Хлорсеребряный
Электроды II рода

Электроды II рода
Хлорсеребряный электрод
Схема: Аg|АgCl, KCl или Аg|АgCl, НCl.
Электродный процесс:
АgCl + е– ⇄ Аg + Cl─
Уравнение Нернста:

Каломельный
1 – металлический
контакт;
2 – слой Hg2Cl2;
3 – ртуть H;
4 – раствор КCl.
Электроды II рода

Каломельный электрод
Схема: Нg|Нg2Cl2, KCl
Электродный процесс:
Нg2Cl2 + 2е– ⇄ 2Нg + Cl─
Уравнение Нернста:
Электроды II рода

ОВ электроды (RedOx)
Схема: Pt | Ох, Red
Электродный процесс:
Ох + zе– ⇄ Red
Уравнение Нернста:
Примеры: Pt | Fe3+, Fe2+

ОВ электроды (RedOx)
Пример: Pt | Fe3+, Fe2+
Электродный процесс:
Fe3+ + е– ⇄ Fe2+
Fe2+ ⇄ Fe3+ + е–

ОВ электроды (RedOx)
Пример: Pt | MnO4─, Mn2+
Электродный процесс:
MnO4─ +8Н+ +5ē ⇄ Mn2+ + 4Н2О
Уравнение Нернста:

Критерии самопроизвольного протекания ОВ-реакций
если ∆G < 0 и ∆Е > 0.
Со3+ + Fe2+ → Fe3+ + Со2+ :
∆Е = Eкатода – Eанода = +1,84 – 0,77 =1,07В
(-) К
(+) А

ОВ электроды (RedOx)
Хингидронный электрод – потенциал зависит от рН
Схема: Pt | C6H4O2, HO-C6H4-OH, H+
Электродный процесс:
C6H4O2 + 2H+ + zе– ⇄ HO-C6H4-OH
Уравнение Нернста:

Ионоселективные электроды
Исследуемый раствор
Внутренний раствор

Ионоселективные электроды
Стеклянный электрод
Схема: Ag ∣ AgCl,KCl ∣ стекло ∣ Н+ ∣ раствор
Электродный процесс:
Na+(стекло) + Н+ (р-р) = Н+ (ст.) +Na+ (р-р)
Уравнение Нернста: