Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Топ:
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Дисциплины:
2017-09-30 | 296 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Изменение энергии в химической реакции в каком-либо направлении определяется изменением энергии Гиббса
, D G < 0 (4)
Изменение стандартной свободной энергии Гиббса связано со стандартной разностью потенциалов следующим уравнением:
, DG < 0 (5)
Стандартная разность потенциалов () в равновесном процессе (сила тока I = 0) будет максимальной. Ее называют электродвижущей силой (ЭДС). Приравняв правые части уравнений (4) и (5) (уравнение (6)) можно определить электродвижущую силу () в равновесных условиях (уравнение (7))
, (6)
. (7)
Из этого уравнения можно сделать вывод о том, что любой самопроизвольно развивающийся окислительно-восстановительный процесс, для которого D G < 0, может быть источником электрической энергии.
Термодинамические функции, в том числе и D Gо, позволяют рассчитать с определенной степенью точности e о, или ЭДС, для окислительно-восстановительных процессов, являющихся источниками электрической энергии. Но отдельные потенциалы электродов они определить не могут, так как ЭДС представляет собой разность потенциалов
e 0 = j 0к – j 0а, (8)
где j 0к – стандартный потенциал катода, В;
j 0а – стандартный потенциал анода, В.
Для измерения потенциала какого-либо электрода собирают гальванический элемент, состоящий из стандартного водородного электрода (, ) и исследуемого металлического электрода (). Каждый электрод называется полуэлементом. Объединяем два полуэлемента и получаем схему гальванического элемента
.
Одна черта показывает границу между жидкой и твердой фазами, две черты – между жидкими фазами.
Электродвижущая сила такого элемента равна величине потенциала исследуемого электрода
|
(9)
Знак электродного потенциала определяется направлением тока при замыкании цепи. Если электроны текут по металлическому проводнику от изучаемого электрода к водородному, то его потенциал отрицательнее, чем у стандартного водородного электрода
.
Анодом является цинковый электрод, а катодом – водородный электрод.
Если электроны проходят по проводнику от водородного электрода к исследуемому, то потенциал изучаемого электрода положительнее, чем у стандартного водородного электрода
.
Анодом в этом случае является водородный электрод, а катодом - медный электрод.
Бекетов расположил металлы в определенной последовательности изменения электродных потенциалов. В начале ряда находятся металлы с наиболее отрицательным потенциалом, обладающие значительными восстановительными свойствами, а в конце ряда – металлы с наиболее положительным потенциалом, являющиеся сильными окислителями. Такой ряд стандартных (или нормальных)потенциалов металлов назван рядом напряжения Бекетова.
В любой электрохимической системе, в том числе в гальваническом элементе, на катоде происходит восстановление, а на аноде – окисление. Например, в гальваническом элементе Даниэля-Якоби
проходят следующие процессы:
анодный процесс окисления цинка ;
катодный процесс восстановления ионов меди Cu +2 ;
cуммарный процесс: .
ЭДС этого элемента = +0,34 – (-0,76) = 1,1 В.
Электродный потенциал можно измерить, используя не только водородный электрод, но и любой другой электрод сравнения, например, каломельный электрод, хингидронный электрод и другие.
Особенность электродов сравнения состоит в том, что потенциал этого электрода очень мало меняется со временем, и можно с некоторым приближением считать, что он остается неизменным. Например, потенциал каломельного электрода меняется незначительно (в диапазоне температур 293-323 К – от 0,2471 до 0,2438 В).
Например, в лесосушильных камерах необходимо измерить потенциал нержавеющей стали, которой обшиты стены и потолок камеры. Потенциал несет информацию о протекающих процессах на сплаве и о стойкости сплава в агрессивной кислой среде лесосушильных камер. Степень кислотности среды взависимости от применяемых режимов сушки, породы и начальной влажности высушиваемой древесины изменяется от рН 3,4 до рН 4,2. Среда включает уксусную кислоту, которая скапливается на стенках в виде конденсационной влаги. Для измерения потенциала используют каломельный электрод сравнения и составляют следующую схему:
|
.
( - основной компонент стали)
Показания ЭДС гальванического элемента (рис. 3) определяютпо вольтметру (V).
Рис. 3. Схема гальванического элемента для измерения потенциала металла
|
|
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!