Физическая химия

 Главная   Общая  Неорганическая  Органическая  Физическая  Поиск реакции 

Гальванический элемент

    Гальванический элемент (химический источник тока) – устройство, которое позволяет превращать энергию химической реакции в электрическую работу. По принципу работы различают первичные (разовые), вторичные (аккумуляторы) и топливные элементы. Гальванический элемент состоит из ионпроводящего электролита и двух разнородных электродов (полуэлементов), процессы окисления и восстановления вгальваническом элементе пространственно разделены. Положительный полюс гальванического элемента называется катодом, отрицательный - анодом. Электроны выходят из элемента через анод и движутся во внешней цепи к катоду.

    Правила записи: слева располагается электрод, имеющий более отрицательный потенциал (анод), справа - катод; растворы отделяются вертикальной пунктирной линией, если они контактируют друг с другом, и двумя вертикальными линиями, если между ними находится солевой мостик; одна вертикальная линия означает границу раздела фаз, вертикальная пунктирная линия - мембрана.

Медно-цинковый элемент.

Медно-цинковый элемент (элемент Даниэля) состоит из двух полуэлементов (или электродов): I - цинковая пластинка погружена в раствор ZnSO4, II - медная пластинка - в растворCuSO4. Полуэлементы соединены ионным мостиком III.

При замыкании внешней цепи IV на аноде происходит окисление цинка:

Zn - 2е = Zn2+

На катоде - восстановление ионов меди:

Cu2+ + 2е = Cu

За счет окислительно-восстановительной реакции по внешней цепи течет поток электронов от цинкового электрода к медному, а по ионному мостику движутся сульфат-ионы.Цинковый электрод постепенно растворяется, на медном выделяется металлическая медь. Схеме элемента запишетсятак:

анод(-)   Zn ZnSO4 CuSO4 Cu    катод(+)


Электродвижущая сила гальванического элемента

Полная схема гальванического элемента с учетом внешней цепи, состоящей, например, измедного провдника, будет:

анод(-)   CuZn ZnSO4 CuSO4 Cu    катод(+)

На каждой межфазной границе существует скачок электрического потенциала. Это контактный потенциал в месте сопрокосновения меди и цинкак, абсолютные электродные потенциалы Zn иCu на границе металл-раствор, диффузионный потенциал Дна границе, разделяющей растворы. Применение ионного мостика делает диффузионный потенциал пренебрежимо малыми его можно считать равным нулю. Если отсчитывать абсолютный электродный потенциал, полагая положительнымпереход от раствора к металлу, то для электродвижущей силы ЭДС данного гальванического элемента можно написатьравенство:

Е = Cu - Zn + к

а для гальванического элемента, сожержащего металлы 1 и 2:

Е = 1 - 2 + 12


Электродные потенциалы

Абсолютные электродные потенциалы определить очень трудно. Но, т.к. абсолютные электродные потенциалывходят в выражение для ЭДС с разными знаками, то их можно заменить величинами, отличающимися от нихпостоянными слагаемыми. Вместо абсолютного скачка потенциала на границе металл-раствор удобноиспользовать ЭДС элемента, состоящего из данного электрода и другого электрода, который во всех случаяхдолжен быть одним и тем же. В качестве такого электрода сравнения принят стандартный водородный электрод.

    Электродным потенциалом называется величина, равная ЭДС гальванического элемента, составленногоиз данного электрода и стандартного водородного электрода.

   ЭДС электрохимического элемента равна разности электродных потенциалов:

Е = 1 - 2

Электродный потенциал электрода считается положительным, если в гальваническом элементе со стандартным водородным электродом данный электрод является катодом, и отрицательным - если анодом.



    © Короленко М.В., 2009-2016                      *7735*25*121*

          Индекс цитирования          Эта страница помогла? Покажите ее друзьям!