Что такое электродный потенциал?

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

ЭЛЕКТРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ,разностьэлектростатич. потенциалов между электродоми находящимся с ним в контактеэлектролитом. Возникновение электродного потенциала обусловлено пространств.

разделениемзарядов противоположного знака на границе раздела фаз и образованиемдвойногоэлектрического слоя. На границе между металлич. электродоми р-ромэлектролитапространств.

разделение зарядов связано со след. явлениями:переносом ионовиз металлав р-р в ходе установления электрохим. равновесия,кулоновской адсорбциейионовиз р-ра на пов-сть металла, смещением электронногогазаза пределы положительно заряженного ионного остова кристаллич.

решетки,специфич. (некулоновской) адсорбциейионовили полярных молекулр-рителяна электродеи др. Последние два явления приводят к тому, что электродный потенциал неравен нулю даже при условиях, когда заряд пов-сти металларавен нулю (см.Потенциалнулевого заряда).Абс.

величину электродного потенциала отдельного электродаопределить невозможно, поэтому измеряют всегда разность потенциалов исследуемогоэлектродаи нек-рого стандартного электрода сравнения.Электродный потенциал равенэдс электрохим. цепи, составленной из исследуемого и стандартного электродов(диффузионный потенциалмежду разными электролитами, обусловленныйразличием скоростей движения ионов, при этом должен быть устранен). Дляводных р-ров в качестве стандартного электродаобычно используют водородныйэлектрод(Pt, Н2[0,101 МПа] | Н+[a= 1]), потенциалк-рого при давленииводорода0,101 МПа и термодинамич.

активностиаионовН+ в р-ре, равной 1, принимают условно равным нулю(водородная шкала электродных потенциалов). При схематич. изображении цепи водородный электродвсегда записывают слева; напр., потенциал медного электродав р-ре солимедиравен эдс цепи Pt, H2|HClCuCl2|Cu|Pt(две штриховые черты означают, что диффузионный потенциална фанице НС1и СuС12устранен).Если исследуемый электроднаходится встандартных условиях, когда активностивсех ионов, определяющих электродный потенциал,равны 1, а давлениегаза(для газовых электродов) равно 0,101 МПа, значениеэлектродного потенциала наз.

стандартным (обозначение E°).Оно связано со стандартным изменениемэнергии Гиббсаи константой равновесияКрэлектрохим. р-ции ур-нием:, где F — число Фарадея; п — число электронов, участвующихв р-ции; R — газовая постоянная; Т — абс. т-ра.

ЗначенияE°электрохим. систем по отношению к водородному электродуи протекающие наэлектродахр-ции сведены в спец. таблицы (подробнее см.

Стандартныйпотенциал).Зависимость электродного потенциала от термодинамич. активностейaiучастников электрохим. р-ции выражаетсяНернстауравнением:

где vi- стехиометрич. коэф. участника р-ции, причем для исходных в-в это отрицат.

величина, адля продуктов р-ции -положительная.Если через электродпротекает электрич. ток, электродный потенциал отклоняется от равновесного значения из-за конечной скоростипроцессов, происходящих непосредственно на границе электрод- электролит(см. Поляризация).Лит.: Корыта И., Дворжак И., БогачковаВ., Электрохимия, пер.

с чеш., М., 1977; Антропов Л.И., Теоретическаяэлектрохимия, 4 изд., М., 1984; Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Электрохимия,М., 1987; Багоцкий B.C., Основы электрохимии, М., 1988; Практикум по электрохимии,под ред.Б. Б.

Дамаскина, М., 1991.О. А. Петрий.АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ ___ЭЛЕКТРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ— разность электрических потенциалов (напряжений) между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом.Появление Э. п.

вызвано образованием у поверхности электрода двойного электрического слоя.На практике используют значения так… …   Большая политехническая энциклопедияЭЛЕКТРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ— в электрохимии разность электрических потенциалов на границе фаз электрод электролит. На практике пользуются значениями т. н.

относительного электродного потенциала, равного разности электродного потенциала, данного электрода и электрода… …   Большой Энциклопедический словарьЭЛЕКТРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ— ЭЛЕКТРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, мера способности электрода вступать в реакцию. Электрод из элемента М, помещенный в раствор его ионов (М+), представляет собой ПОЛУЭЛЕМЕНТ. Теоретически в ходе реакций типа ММ++е между электродом и раствором всегда… …   Научно-технический энциклопедический словарьЭлектродный потенциал— мера способности электрода вступать в реакцию.Между электродом и раствором всегда образуется разность потенциалов.

Стандартные потенциалы электродов определяют относительно водородного электрода при определенных величинах температуры,… …   Официальная терминологияэлектродный потенциал— — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN electrode potentialelectrolytic potentialelectropolarization… …   Справочник технического переводчикаэлектродный потенциал— [electrode potential] разность электрических потенциалов между электродами и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита).Практическое значение имеют относительные электродные потенциалы,… …   Энциклопедический словарь по металлургииэлектродный потенциал— 3.8 электродный потенциал: Мера способности электрода вступать в реакцию. Между электродом и раствором всегда образуется разность потенциалов.

Стандартные потенциалы электродов определяют относительно водородного электрода при определенных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документацииЭлектродный потенциал— У этого термина существуют и другие значения, см.Потенциал. Электродный потенциал разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита). Возникновение… …   ВикипедияЭлектродный потенциал— Electrode potential Электродный потенциал.Потенциал электрода в электролизе измеренный относительно электрода сравнения.

В электродный потенциал не входят потери противодействия потенциалу, как в растворе, так и внешней цепи. Он представляет… …   Словарь металлургических терминовэлектродный потенциал— elektrodo potencialas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, išreiškiamas potencialų skirtumu, susidarančiu tarp joninės terpės (elektrolito tirpalo ar lydalo) ir į ją įdėto elektrodo.atitikmenys: angl. electrode… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynasэлектродный потенциал— elektrodo potencialas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektrodo potencialas kito kūno arba terpės, kurioje jis yra, atžvilgiu.

atitikmenys: angl.electrode potential vok. Elektrodenpotential, n rus. потенциал электрода …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynasравновесный (электродный) потенциал— — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров.Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN equilibrium (electrode) potential …   Справочник технического переводчикаНормальный электродный потенциал— В электрохимии стандартный электродный потенциал, обозначаемый Eo, E0, или EO, является мерой индивидуального потенциала обратимого электрода (в равновесии) в стандартном состоянии, которое осуществляется в растворах при эффективной концентрации… …   ВикипедияСтандартный электродный потенциал— В электрохимии стандартный электродный потенциал, обозначаемый Eo, E0, или EO, является мерой индивидуального потенциала обратимого электрода (в равновесии) в стандартном состоянии, которое осуществляется в растворах при эффективной концентрации… …   ВикипедияОкислительно-восстановительный потенциал—         равновесный Электродный потенциал, характеризующий данную электролитическую среду.

О. в. п.

при постоянной температуре зависит только от состава среды и может быть сообщен ею погруженному в неё электронному проводнику (электроду), если… …   Большая советская энциклопедияЭЛЕКТРОХИМИЯ— раздел физической химии, изучающий химические процессы, которые сопровождаются появлением электрического тока или, наоборот, возникают под действием электрического тока. Предметом электрохимических исследований также являются электролиты и… …   Энциклопедия КольераЕ949— Водород / Hydrogenium (H) Атомный номер 1 Внешний вид простого вещества газ без цвета, вкуса и запаха Свойства атома …   Википедияцементационный процесс— [electrolitic precipitation] процесс осаждения металлов, основанный на электрохимическом протекании реакции между металлом цементатором и ионом осаждаемого металла, имеющего более положительный электродный потенциал.Цементационный процесс… …   Энциклопедический словарь по металлургииЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ— выделение фазы (металла, сплава, оксида и др.) на пов сти электрода в результате протекания электрохим. р ции.

Э.металлов лежит в основе гидроэлектрометаллургии (см. Электролиз )и гальванотехники. Металлы Au, Ag, Cu, Bi, Pb, Sn, Cd, Co, Ni, Fe,… …   Химическая энциклопедияЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ— устройства, в к рых аналит.

сигнал обеспечивается протеканием электрохим. процесса. Предназначены для качеств.

и количеств. анализа хим. соед.

в жидких и газообразных средах. По сравнению с обычными аналит. приборами отличаются портативностью,… …   Химическая энциклопедияВ электрохимиистандартный электродный потенциал, обозначаемый Eo, E0, или EO, является мерой индивидуального потенциала обратимого электрода (в равновесии) в стандартном состоянии, которое осуществляется в растворах при эффективной концентрации в 1 моль/кг и в газах при давлении в 1 атмосферу или 100 кПа (килопаскалей).

Объёмы чаще всего взяты при 25 °C.Основой для электрохимической ячейки, такой как гальваническая ячейка всегда является окислительно-восстановительная реакция, которая может быть разбита на две полуреакции: окислениена аноде (потеря электрона) и восстановлениена катоде (приобретение электрона). Электричествовырабатывается вследствие различия электростатического потенциаладвух электродов. Эта разность потенциалов создаётся в результате различий индивидуальных потенциалов двух металлов электродовпо отношению к электролиту.

Вычисление стандартных электродных потенциалов

Электродный потенциал не может быть получен эмпирически.

Потенциал гальванической ячейки вытекает из «пары» электродов. Таким образом, невозможно определить величину для каждого электрода в паре, используя эмпирически полученный потенциал гальванической ячейки. Для этого установлен водородный электрод, для которого этот потенциал точно определён и равен 0,00 В, и любой электрод, для которого электронный потенциал ещё неизвестен, может быть соотнесён со стандартным водородным электродом с образованием гальванической ячейки — и в этом случае потенциал гальванической ячейки даёт потенциал неизвестного электрода.

Так как электродные потенциалы традиционно определяют как восстановительные потенциалы, знак окисляющегося металлического электрода должен быть изменён на противоположный при подсчёте общего потенциала ячейки. Также нужно иметь в виду, что потенциалы не зависят от количества передаваемых электронов в полуреакциях (даже если оно различно), так как они рассчитаны на 1 моль переданных электронов. Отсюда при расчёте какого-либо электродного потенциала на основании двух других следует проявлять внимательность.

Например:

Fe3++ 3e−→ Fe(тв) −0.036 В

Fe2++ 2e−→ Fe(тв) −0.44 В

Для получения третьего уравнения:

Fe3++ e−→ Fe2+(+0.77 В)

следует умножить потенциал первого уравнения на 3, перевернуть второе уравнение(поменять знак) и умножить его потенциал на 2. Сложение этих двух потенциалов даст стандартный потенциал третьего уравнения.

Таблица стандартных электродных потенциалов

Основная статья: Таблица стандартных электродных потенциалов

Чем больше стандартные восстановительные потенциалы, тем легче их можно восстановить, другими словами, тем более сильными окислителями они являются. И наоборот: низкий отрицательный потенциал означает, что данная форма является сильным восстановителем.

Например, F2имеет 2,87 В, а Li+имеет −3,05 В, фтор — окислитель, литий — восстановитель. Таким образом, Zn2+, стандартный восстановительный потенциал которого равен −0,76 В, может быть окислен любым другим электродом, стандартный потенциал которого больше −0,76 В. (напр., H+(0 В), Cu2+(0,16 В), F2(2,87 В)) и может быть восстановлен любым электродом, стандартный потенциал которого меньше −0,76 В (напр., H−(−2,23 В), Na+(−2,71 В), Li+(−3,05 В)).

В гальванической ячейке, где самопроизвольная окислительно-восстановительная реакция заставляет ячейку производить электрический потенциал, Энергия ГиббсаΔGoдолжна быть отрицательной, в соответствии со следующим уравнением:

ΔGoяч= -nFEoяч

где nэто количество молейэлектронов на моль продуктов, а Fявляется постоянной Фарадея, ~96485 Кл/моль. Таким образом применимы следующие правила:

если Eoяч> 0, тогда процесс самопроизвольный (гальваническая ячейка)
если Eoяч< 0, тогда процесс несамопроизвольный (электролитическая ячейка)

Нестандартные условия

Стандартные электродные потенциалы даны при стандартных условиях. Однако, реальные ячейки могут действовать и при нестандартных условиях. При данном стандартном потенциале, потенциал при нестандартных эффективных концентрациях может быть вычислен с использованием уравнения Нернста:

Величины E0зависят от температуры (кроме стандартного водородного электрода) и обычно относятся к стандартному водородному электроду при этой температуре. Для конденсированных фаз величины потенциалов также зависят от давления.

См. также

    Таблица стандартных электродных потенциаловВосстановительный потенциалАбсолютный электродный потенциалЭлектрохимический потенциалРавновесный электродный потенциалУравнение НернстаЭлектрохимическая ячейкаГальваническая ячейка

Литература

    Zumdahl, Steven S., Zumdahl, Susan A (2000) Chemistry(5th ed.), Houghton Mifflin Company. ISBN 0-395-98583-8Atkins, Peter, Jones, Loretta (2005) Chemical Principles(3rd ed.), W.H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-5701-XZu, Y, Couture, MM, Kolling, DR, Crofts, AR, Eltis, LD, Fee, JA, Hirst, J (2003) Biochemistry, 42, 12400-12408Shuttleworth, SJ (1820) Electrochemistry(50th ed.), Harper Collins.

Ссылки

Источники:

  • www.xumuk.ru
  • dic.academic.ru
  • official.academic.ru
  • dic.academic.ru

Поделиться:
Нет комментариев