Технически
Университет
София
|
Катедра
“ХИМИЯ”
|
Факултет ФА
|
Фак. № 01027005
|
Андрей Пл. Попов
|
Специалност: АИУТ
|
Упражнение № 2
|
Равновесни електродни потенциали
|
Асистент: ..................
(Р.Щъркова)
|
1.Теоретична обосновка
При потапяне на някои метали в собствен разтвор под действието на полярните молекули на водата йоните от повърхностния слой на метала се откъсват, хидратират се и преминават в разтвора. Затворът около метала се зарежда положително, а поради появилият се излишък от електрони в метала, в следствие на отделянето на йони, метала се зарежда отрицателно. В следствие на това положително заредените йони от разтвора се привличат от метала и се установява равновесие. Броят на йоните преминали за единица време от метала в разтвора е равен на броя на йоните, които се връщат обратно. На граничната повърхност метал-електролит се създава потенциална разлика, определяща електродния потенциал на метала.
При потапяне на различни метали в собствени разтвори се получават различни стойности за електродния потенциал. Колкото по-активен е метала, толкова повече йони преминават в разтвора, т.е. толкова по-голяма е потенциалната разлика.
Системата състояща се от проводник от първи род (метал, графит), намиращ се в контакт с проводник от втори род (електролит) се нарича полуелемент или електрод.
Металните електроди са система метал-метални йони в разтвор на електролит се бележи Mn+-M. На граничната повърхност се установява равновесието
Mn+ + n.e M
Равновесният потенциал се изчислява по формулата на Нернст:
,където
ЕМн+/М – равновесният потенциал на метален електрод, потопен в разтвор на собствена цол с активност на йоните aMn+ [V];
E0Mn+/M – нормалният електроден потенциал на дадения електрод [V];
R – универсална газова константа;
Т – абсолютна температура [K];
F – фарадеева константа (96500 С);
n – броя на електроните, участвали в реакцията;
аMn+ - активност на металните йони в разтвора.
Ако в уравнението се заместят стойностите на величините при 18оС (291К) и се премине в десетичен логаритъм се получава
Газовите електроди са система, състояща се от инертен проводник от първи род, намиращ се в контакт с газ и електролит, съдържащ йони (получени от окисление или редукция на дадения газ). Най-разпространен е водородният електрод (за проводник от първи род се използва платина). При налягане на газообразния водород 0,1МРа, активността на H йони в разтвора е 1 mol l, а електрода се нарича стандартен и се приема условно равен на 0.
Знакът на електродният потенциал се определя от посоката на тока при затваряне на веригата между изследвания електрод и стандартния. Ако електроните се движат от метала на изследвания електрод към стандартния, той се окислява и се нарича анод. В противен случай се нарича катод. За да се определи електродния потенциал на изследвания електрод се измерва ЕДН на цялата система
ЕДН = Ек - Еа ,където
Ек – ел. потенциал на катода;
Еа – ел. потенциал на анода.
2. Начин на работа
За определяне на електродните потенциали се използва високоомен волтметър, непозволяващ протичане на поляризиращ ток. За базов електрод се използва каломелов с постоянен потенциал +240 mV. За връзка между двата електрода се използва електролитен мост.
Трябва да се изпълнят две задачи:
-
Да се определят потенциалите на Cu, Ni, Pb, Cd, Fe, Zn и Al електрод в електролит на собствени йони, с активност 1, и данните да се запишат в таблица.
-
Да се определят потенциалите на горните метални електроди в корозионна среда. Резултатите се нанасят в табл.
! металите се подреждат по редове с повишаване на потенциала ( от “-“ към “+”)
Когато изм. ЕДН >0 ЕM=Еа= Ek – ЕДН = Еизм. – 240 [mV];
Когато изм. ЕДН <0 ЕМ=Ек= Еа + ЕДН = Eизм. + 240 [mV];
3. Опитни резултати
-
и (2)
Метал
|
Задача 1
|
Задача 2
|
ЕДН, [mV]
|
EM, [mV]
|
ЕДН, [mV]
|
EM, [mV]
|
Al
|
691
|
-451
|
840
|
-600
|
Cd
|
683
|
-443
|
723
|
-483
|
Fe
|
654
|
-414
|
661
|
-421
|
Zn
|
601
|
-361
|
770
|
-530
|
Pb
|
434
|
-194
|
430
|
-190
|
Cu
|
-56
|
+296
|
19
|
-221
|
Ni
|
-85
|
325
|
64
|
304
|
0>
Сподели с приятели: |