София Катедра " химия"

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

Е_Мн+/М – равновесният потенциал на метален електрод, потопен в разтвор на собствена цол с активност на йоните a_Mn+ [V];

E⁰_Mn+/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;

а_Mn+ - активност на металните йони в разтвора.

Ако в уравнението се заместят стойностите на величините при 18^оС (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 = Е_к - Е_а ,където

Е_к – ел. потенциал на катода;

Е_а – ел. потенциал на анода.

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:

1. 
   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.
   
2. 
   Да се определят потенциалите на горните метални електроди в корозионна среда. Резултатите се нанасят в табл.
   

Когато изм. ЕДН >0  Е_M=Е_а= E_k – ЕДН = Е_изм. – 240 [mV];

Когато изм. ЕДН <0  Е_М=Е_к= Е_а + ЕДН = E_изм. + 240 [mV];

3. Опитни резултати

1. 
   и (2)