84591 P5101351

Elektrochemia

Elektrody

Metal MBuraont do romroiu swoich jonów: a) wysyła jon* do roztworu. ładując aę na powierzchni ujemnie (przy małym stężeniu elektrolitu)

I# pagonie oa swoją powierzchnię jony z roztworu, ładując się dodatnio (zachodzi przy dużym stężeniu elektrolitu lub gdy metal wykazuje małą aktywność chemiczną - metal szlachetny):

Me"* + ne

Metal zanunum do ronwtmi swoich jonów nosi nazwę elektrody (półogniwa) metalicznej. Na granicy te metał-nurwor tworzy ag podwójna warstwa elektryczna i dzięki temu elektroda uzyskuje pewien petrijal elektryczny (potencjał elektrody), który zależy od rodzaju metalu, rodzaju elektrolitu i stężeń jooow w roztworze

fcdHwn potencjał elektrody metalicznej określa wzór Nemsta

gdzie

9 __| _ i potencjał standardowy elektrody I - uniwersalna stała gazowa

-    temperatura

-    liczba elektronów biorących udział w reakcji elektrodowej

F    - stała Faradaya (96 500 [C/mol])

Ikt*¹) - tężenie jonów metalu w roztworze

Mad elektrod

| irt nltjti n n rliifcnji|tŁ nw^ii szlachetny (np. platyna) zanurzony w roztworze zawierającym jony danego metalu o różnych ładunkach, np.

forma utleniona

Ptl Fe**,Fe⁵*

Pt, aj a

forma zredukowana

♦ Fe²*

Fe⁵* + e-

n

Wonr> tzw. szereg napięciowy metali

fesu\Mcmc standm\ow\ch potencjałów elektrod. uporządkowanych według rosnących ich wanoici.

* ujemna wartość potencjału w szeregu wskazuje, że metal ma większą zdolność do utraty elektronów •to wodór t.większa zdolność metalu do utleniania się") - metal jest silniejszym reduktorem.

• najbardziej aktywne metale znajdują się na początku szeregu napięciowego, najmniej aktywne są na końcu t.metale szlachetne),

•    metal bardziej aktywny wypiera metal mniej aktywny z roztworu jego soli,

•    k w zrostem wartości potencjału rosną właściwości utleniające jonów metali,

•    metale o ujemnym potencjale wypierają wodór z kwasów słabo utleniających.

Ogniwa

Wład utworzony przez połączenie dwóch elektrod za pomocą klucza elektrolitycznego nosi nazwę ogniwa elektrochemicznego. W ogniwie elektrody połączone są ze sobą przewodnikiem metalicznym,który pełni rolę przekaźnika elektronów,a roztwory połączone są kluczem elektrolitycznym.kióiy umożliwia przepływ niewielkiej liczby jonów wyrównujący bilans ładunku. Zamknięcie obwodu, np. amperomierzem, woltomierzem. spowoduje, że wskazówka wychyli się, czyli w układzie będzie płynął prąd. Ogniwo jest źródłem prądu na skutek samorzutnego przebiegu określonych reakcji utleniania-redukcjL W ogniwie są dwie elektrody:

aj na jednej następuje wydzielanie metalu, czyli zachodzi redukcja - KATODA

Me,²” •+■ nc -► Me,

b) na drugiej jony metalu przechodzą do roztworu, czyli zachodzi utlenianie - ANODA

Me„ -► Me” + nc

Elektroda o niższej wartości potencjału jest anodą, a wyższej - katodą. Katoda nu znak dodatni, a anoda ujemny. Elektrony płyną od anody do katody.

Sumaryczna reakcja zachodząca w ogniwie:

n

Mer + Me. -► Mc. + Mc_“*

Siła elektromotoryczna SEM powstałego ogniwa będzie równa różnicy potencjałów elektrod (od potencjału katody odejmuje się potencjał anody) w ogniwie niepracującym:

SEM = ą - ą,

Ogniwa stężeniowe: zbudowane są z dwóch jednakowych elektrod zanurzonych w roztworach nych stężeniach: c, < c₂.

Ag | AgN0₅Cc,) II AgN0₃(cp | Ag ©

Ta różnica stężeń powoduje wyraźną różnicę potencjałów elektrod, dlatego anodą i katodą są odpowiednio.

L

Ekktradicnbi 169

1

gnorre    femy«vony do roztworu określonych jonów nasyconego Kazcm.np.

2

Sumaryczna reakcja zachodząca w ogniwie:

Ag + Ag⁺(cp    Ag*(C,) + Ag

Ogniwo pracuje do momentu wyrównania stężeń roztworów.