Електрорушійна сила (ЕРС) гальванічного елемента
Причиною виникнення електричного струму в гальванічному елементі є різниця електродних потенціалів двох окисно-відновних систем. Цю різницю позначають символом ДЕ і називають електрорушійної силою (ЕРС) гальванічного елемента. Оскільки ЕРС - величина позитивна, її знаходять кАк різницю між великим (катод) і меншим (анод) значеннями електродних потенціалів:
Таблиця стандартних окисно-відновних потенціалів
Найчастіше в таких таблицях полуреакции відновлення наводяться не в порядку збільшення значень Е о. а групуються за ознакою змісту в них певних елементів, наприклад, сполуки азоту, марганцю, хрому і т.д. Зверніть увагу на наступне. У таблиці, відповідно до рекомендацій ІЮПАК, все полуреакции записані у вигляді процесів відновлення. хоча в ході будь-ОВР полуреакции відновлення завжди поєднується з полуреакции окислення. Запам'ятайте, що з двох напівреакцій відновлення зліва направо завжди протікає полуреакции з більшим значенням Е о. Інша полуреакции з меншим значенням Е про завжди протікає в зворотному напрямку і є фактично полуреакции окислення. Тому при складанні рівнянь ОВР полуреакции з меншим значенням Е про потрібно «перетворити» в полуреакции окислення. Для цього у відповідному рівнянні необхідно поміняти місцями окислену і відновлену форми, залишивши електрони в лівій частині, але перед їх числом змінити знак з «плюса» на «мінус». Врахуйте, що при цьому знак електродного потенціалу не змінюється!
Використовуючи значення електродних або окислювально-відновних потенціалів напівреакцій, можна виконати наступні операції:
1. Оцінити окислювально-відновні властивості речовин.
З кількох речовин більш сільнимівосстановітельнимі властивостями володіє то речовина, якому відповідав би полуреакции з більш низьким значенням потенціалу. І навпаки: більш сільниміокіслітельнимі властивостями володіє то речовина, якому відповідав би полуреакции з більш високим значенням потенціалу.
2. Передбачити принципову можливість здійснення реакції в
Перебіг окислювально-відновної реакції в даному напрямку можливо лише тоді, коли потенціал полуреакции за участю використовуваного окислювача буде більше потенціалу полуреакции за участю використовуваного відновника.
3. Визначити напрямок протікання реакції.
Будь-яка ОВР завжди протікає в тому напрямку, в якому здійснюється полуреакции з більш високим значенням потенціалу. Цьому напрямку відповідає позитивне значення ЕРС реакції. Однак необхідно пам'ятати, що в даному напрямку реакція протікає практично необоротно при ЕРС, більшою або рівною 0,4 В. Якщо ж різниця потенціалів виявляється менше 0,4 В, то ОВР протікає оборотно і напрямок реакції визначається умовами її проведення.
4. Вибрати найбільш ймовірну реакцію з декількох можли-них.
З усіх можливих ОВР найбільш вірогідною буде та реакція, якої відповідає максимальне значення (ЕРС).
3. Окисно-відновні процеси за участю електричного струму. Електроліз розплавів і водних розчинів електролітів. Електроліз з інертними і активними електродами. Схеми процесів на електродах. Отримання неорганічних речовин і їх очищення за допомогою електричного струму. Хімічні джерела струму.
Е
При електролізі енергія електричного струму перетворюється в хімічну енергію і при цьому здійснюється процес, зворотний тому, що відбувається в гальванічному елементі.
Схема процесу електролізу розплаву хлориду кальцію
Брати увагу, що заряди електродів при електролізі протилежні зарядам електродів в гальванічному елементі. Тому:
Катод - негативно заряджений електрод, сполучений з негативним полюсом джерела струму. Катод при електролізі є відновником. На його поверхні протікають процеси катодного відновлення. Катод завжди виготовляється з інертних матеріалів (графіт, платина, золото, іридій та ін.)
Анод-позитивний заряджений електрод, який при електролізі є окислювачем. На його поверхні завжди протікають процеси анодного окислення. Анод може бути виготовлений як з інертних матеріалів ( «інертний» або «нерозчинний» анод), так і з металів, здатних в ході електролізу переходити в розчин ( «розчинна анод»).
При пропущенні електричного струму через розплав або розчин електроліту містяться в ньому іони беруть спрямований рух: позитивно заряджені катіони спрямовуються до негативно зарядженого катода, а негативно заряджені аніони - до позитивно зарядженого катода (Рис. 6).
Процеси на катоді.
У розплавах електролітів на катоді завжди відбувається відновлення катіонів металів за схемою: Меn ++ ne- = Me0.
У водних розчинах електролітів характер процесів на катоді визначається природою катіонів:
г) катіони [Mn 2+ - Pb 2+]: одночасно відновлюються катіони металів і молекули води.
Процеси на інертному аноді.