ДОВІДНИК З ХІМІЇ

ОКИСНЕННЯ І ВІДНОВЛЕННЯ

 

3. Електрохімія

3.2. Електрохімічний ряд напруг металів

 

Щоб використовувати окисно-відновну реакцію, яка проходить між металом і іонами менш активного металу, для отримання електричної енергії, також потрібно провести просторове розділення «партнерів» окисно-відновної реакції.

Приклад. Якщо пластинку заліза помістити в розчин, що містить іони Феруму, а мідну пластинку в розчин, який містить іони Купруму, то між двома металами виникне електрична напруга. Якщо провідником з’єднати пластинки, які є двома полюсами, з електричним приладом, то від заліза до міді проходитиме електричний струм.

 

 

Метали, занурені в розчин однойменних іонів, утворюють гальванічний напівелемент. Вони мають певну здатність віддавати електрони та переходити в розчин як іони.

 

 

Відповідні іони металів прагнуть у свою чергу отримати електрони й осісти в гратку металів.

Тому, якщо опустити метал у розчин солі, що містить відповідні іони металів, то між металом і його іонами цієї сполученої окисно-відновної пари встановлюється рівновага реакції:

За однаковий проміжок часу в розчин переходить стільки атомів металів, що віддали електрони, скільки іонів металів, що прийняли електрони, перейшли у металеву ґратку.

Тому на межі між металом і розчином утворюється подвійний електричний шар, який можна порівняти із зарядженим конденсатором.

Різницю зарядів у граничному шарі називають електродним потенціалом, який має певне значення для кожної окисно-відновної пари, що складається з металу і зв’язаного іона металу.

Запам’ятайте: електродний потенціал залежить від виду окисно-відновної пари і від концентрації іонів у розчині. Окисно-відновні (електродні) потенціали недоступні для прямого вимірювання. Тому для порівняння використовують іншу окисно-відновну пару і визначають різницю потенціалів.

За точку відліку для порівняння електродних потенціалів використовують рівновагу між елементарним воднем і іонами гідроксонію (спрощено Н+):

 

 

Цей так званий стандартний водневий електрод є платиновою пластинкою, що омивається газоподібним воднем, яка занурена в розчин кислоти з концентрацією с(Н3О+) = 1 моль/л при температурі Т = 298 К (= 25 °С).

Окисно-відновний потенціал стандартного водневого електрода прийнято вважати рівним нулю Е0Н = 0 В.

Різну здатність металів переходити в розчин шляхом віддавання електронів виражають електрохімічним рядом напруг, в основі яких лежать їхні стандартні потенціали, цей ряд відповідає окисно-відновному ряду металів.

Запам’ятайте: стандартний потенціал активних металів, розчинних у кислотах, — негативний, стандартний потенціал неактивних металів, нерозчинних у кислотах, — позитивний.

Стандартні потенціали двох окисно-відновних пар дозволяють розрахувати напругу між відповідними напівелементами так званого гальванічного елемента. При цьому необхідна наявність стандартних умов, тобто концентрація розчинених іонів повинна складати с = 1 моль/л.

Приклад. Елемент Даніеля складається з мідного і цинкового електродів, занурених відповідно в розчин купрум(ІІ) сульфату і цинк сульфату. Напруга між електродами становить

При цьому цинковий електрод є негативним електродом, оскільки віддає електрони міді:

Увага: в гальванічному елементі електрони переходять від окисно-відновної пари з більш негативним потенціалом до окисно-відновної пари з більш позитивним потенціалом.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.