Физическая химия

 Главная   Общая  Неорганическая  Органическая  Физическая  Поиск реакции 

Электроды

Электроды первого рода

Состоят из металла, погруженного в раствор, содержащий ионы этого металла. В этомслучае электродный потенциал определяется концентрацией катионов металла и почти не зависит от концентрации анионов. В этом случае говорят, что электрод обратим относительно катиона. Например электрод, состоящий из цинковой пластинки схематично записывается так: Zn2+Zn, на нем протекает реакция :

Zn2+ + 2е = Zn

а потенциал записывается как:

К электродам первого рода относят амальгамные электроды, которые отлячаются тем, что вместо чистого металла используется раствор данного металла в ртути (амальгамма), например в кадмиевом амальгамном электроде Cd2+Cd(Hg) протекает реакция:

Cd2+ + 2е = Cd(Hg)

а потенциал определяется из уравнения:



Электроды второго рода

Состоят из металла, покрытого слоем труднорастворимой соли этого металла и опущенного в раствор соли,образующей такой же анион, как и труднорастворимое соединение металла. Например, электродом второго родя является хлорсеребряный электрод KCl, AgClAg, состоящий из серебрянойпластинки, покрытой осадком хлорида серебра и погруженной в раствор хлорида калия. Протекающая в нем реакция восстановления ионов серебра

Ag+ + е = Ag        (1)

определяется концентрацией ионов Ag+ в насыщенном растворе хлорида серебраи связана с реакцией

AgCl =Ag++Cl-        (2)

которая, в свою очередь, зависит от концентрации ионов Cl-. В результате потенциал хлорсеребряного электрода определяется концентрацией раствора KCl и суммарная реакция имеет вид:

AgCl + е =Ag+Cl-

В работе хлорсеребряного электрода участвуют и катионы и анионы. Электродный потенциалможет быть рассчитан как на основании уравнения (1):

так и на основании суммарной реакции (2):

или, если учесть, что активности чистых веществ постоянны поэтому их можно исключить извыражения для потенциала:

Хлорсеребряный электрод обратим одновременно относительно катиона и относительно аниона. Электродом второго рада является и каломельный электрод KCl, Hg2Cl2Hg,состоящий из покрытой каломелью ртути, погруженной в раствор KCl.

Электроды второго рода обладают высокой стабильностью потенциалов и применяются в качествеэлектродов сравнения.



Простые редокс-электроды

Все участники электродной реакции находятся в растворе, инертный металл (чаще всего платина)или графит служат лишь для включения электрода во внешнюю цепь. Например, электрод Fe2+, Fe3+Pt, состоящий из платиновой пластинки, погруженнойв раствор солей FeCl2 и FeCl3. На электроде протекает реакция

Fe3+ + е =Fe2+

Потенциал электрода выражается уравнением:

и практически не зависит от концентраций других находящихся в растворе ионов.

Сложные редокс-электроды

Редокс электроды, потенциал которых зависит от концентрации посторонних ионов, называются сложными. Таким электродомявляется, например, хингидронный электрод, состоящий из пластинки инертного металла,погруженной в раствор хингидрона - эквимолярной смеси хинона С6Н4О2 игидрохинона С6Н4(ОН)2 (1,4-дигидрокибензола). Гидрохинон - слабая кислота и в растворе диссоциирует:

С6Н4(ОН)2 = С6Н4О22-+2Н+

Хинон и ионы С6Н4О22- на поверхности металла могут превращаться друг в друга:

С6Н4О2 + 2е = С6Н4О22-

или, суммарно:

С6Н4О2+2Н+ + 2е = С6Н4(ОН)2

Потенциал хингидронного электрода определяется уравнением:

Учитывая, что в насыщенном растворе хингидрона агх=ах, получим:

т.е. потенциал определяется активностью ионов водородов и зависит, в первую очередь, от рН среды.



Газовые электроды

Состоят из инертного металла, который находится в одновременном контакте с газом и раствором, содержащем ионы этого газа Например, в водородном электроде платиновая пластинка, покрытая слоем мелкодисперсной платины - 'платиновой черни' для обеспечения достаточной площади поверхности контакта, погружена в раствор, содержащий ионы водорода.К пластинке подводится газообразный водород, постоянно обтекающий ее поверхность. Если активность ионов водорода в растворе равна 1 и давление газообразного водорода 1 атм, то электрод называется стандартным водороднымэлектродом. Схема водородного электрода Н+Н2,Pt, протекающая реакция:

+ + 2е =Н2

и электродный потенциал

Учитывая, что стандартный потенциал водородного электрода равен нулю, и приняв активность газа за его давлениеполучим:

В частности, при давлении водорода, равном 1 атм:



    © Короленко М.В., 2009-2016                      *7668*18*54*

          Индекс цитирования          Эта страница помогла? Покажите ее друзьям!