23. Факторы, влияющие на величину электродного потенциала. Уравнение Нернста.

Электродный потенциал каждого электрода зависит от природы металла, концентрации его ионов в растворе и температуры.

Для условий отличных от стандартных эдектродный потенциал вычисляется по формуле Нернста:

φ – равновесный электродный потенциал, В; φ° - стандартный электродный потенциал, В; R – универсальная газовая постоянная (R=8,31 Дж/мольК); T – температура, К; n – число отданных(принятых) электронов; F – число Фарадея (F=96500 Кл); [Меⁿ⁺] – концентрация ионов металлов в растворе, моль/л.

Рассчитанный по уравнению Нернста равновесный потенциал зависит прежде всего от соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм рассматриваемой полуреакции: увеличение концентрации окисленной формы, также как уменьшение концентрации восстановленной формы, приводит к возрастанию потенциала. Однако эти изменения потенциала сравнительно невелики.

Во многих окислительно-восстановительных реакциях участвуют ионы водорода (гидроксония). Изменение концентрации ионов водорода в процессе химического взаимодействия вносит существенный вклад в изменение потенциала окислительно-восстановительной системы.

В тех случаях, когда в окислительной или восстановительной полуреакции ионы водорода не принимают непосредственного участия, они могут влиять на состояние ионов окисленной и восстановленной форм в растворе, тем самым изменяя потенциал.

На значение потенциала существенное влияние оказывают любые побочные химические процессы, в которых участвуют окисленная и восстановленная формы. Часто такими процессами являются реакции комплексообразования, при которых возможно существование в растворе ряда комплексных соединений.

Как следует из уравнения Нернста, потенциал системы зависит от температуры. Наиболее существенно влияние температуры на потенциал окислительно-восстановительных систем, включающих гетерогенную фазу. Кроме того, значительное влияние температура оказывает на скорость окислительно-восстановительных реакций.

24. Гальванический элемент. Эдс гальванического элемента.

Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом; электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом. Гальванический элемент принято записывать так, чтобы анод находился слева.

Гальванический элемент можно определить как прибор для преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакции в электрическую за счет пространственного разделения процессов окисления и восстановления. Работа, которую может совершить электрический ток, вырабатываемый гальваническим элементом, определяется разностью электрических потенциалов между электродами ΔΦ и количеством прошедшего по цепи электричества q: .

Работа тока гальванического элемента (и, следовательно, разность потенциалов), будет максимальна при его обратимой работе, когда процессы на электродах протекают бесконечно медленно и сила тока в цепи бесконечно мала. Максимальная разность потенциалов, возникающая при обратимой работе гальванического элемента, есть электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента.

ЭДС – это максимальная разность равновесных потенциалов электродов, которая может быть получена при работе ГЭ.

_{ЭДС=φкатода}-φ_анода

Если ЭДС элемента положительна, то реакция (так, как она записана в элементе) протекает самопроизвольно. Если ЭДС отрицательна, то самопроизвольно протекает обратная реакция.

Величина ЭДС и изменение энергии Гиббса для химического процесса связаны соотношением ∆G= –nF∆φ, где n – количество электронов, передаваемых от восстановителя к окислителю.