Содержание
-
Электрохимия
-
Электрическая проводимость Абсолютная скорость и подвижность ионов
Электропроводность растворов зависит от: 1) природы электролита и растворителя: чем больше эффективный радиус (степень гидротации) иона, тем меньше скорость его движения. 2) концентрации 3) температуры. При протекании электрического тока происходит изменение содержания электролита в растворе около электродов. Это связано с движением ионов в электрическом поле и их участием в электродных процессах. Около каждого электрода можно выделить некоторый объем раствора (катодное и анодное пространство) и определить содержание электролита в нем путем составления электродного баланса.
-
Движение ионов в электрическом поле. Числа переноса. Без электрического поля ионы в электролите движутся хаотически. При наложении электрического поля возникает упорядоченное движение ионов электролита к электродам – перенос. Скорость движения в электрическом поле: e – элементарный заряд, zi – количество элементарных зарядов, которое несет один ион, U – разность потенциалов между электродами, l – расстояние между электродами, К - фактор, характеризующий сопротивление среды, зависит от температуры, природы иона и растворителя. Электрическая подвижность ионов- скорость с которой движется ион в поле напряженностью 1 В/м ионов (размерность м2/В.с):
-
В электролите может быть несколько видов ионов. Число переноса ионов i-го вида – это отношение количества электричества qi, перенесенного ионами данного вида к общему количеству электричества, перенесенному всеми ионами, находящимися в растворе: сумма чисел переноса всех видов ионов в растворе равна единице. Для бинарного электролита КА, диссоциирующегоKz+ и Az-, количество электричества, перенесенное катионами и анионами равно: ez+ и ez- - заряды катиона и аниона, C+ и C- - концентрация, u+ и u- - электрические подвижности ионов. Тогда числа переноса катионов и анионов, в силу электронейтральности раствора электролита в целом: Число переноса данного вида ионов зависит от электрической подвижности обоих видов ионов, т.е. оно различно для разных электролитов.
-
Электропроводность – это способность растворов проводить электрический ток Где Удельная электрическая проводимость раствора электролита – это электрическая проводимость объема раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по 1 м2 и расположенными на расстоянии 1 м друг от друга. Удельная проводимость зависит от: природы электролита и растворителя; температуры; концентрации электролита
-
Молярная электрическая проводимость раствора электролита - это электрическая проводимость такого объема раствора, который содержит 1моль растворенного вещества и заключен между двумя параллельными электродами, расположенными на расстоянии 1 м друг от друга, причем каждый электрод имеет такую площадь, чтобы в этом объеме содержался 1 моль растворенного вещества (т. е площадь должна быть тем больше, чем меньше концентрация раствора). λ – молярная электрическая проводимость, См.м2/моль; χ– удельная электрическая проводимость, См/м Если χ выражена Oм-1.см-1 , а концентрация в моль/л, то Молярная концентрация зависит от: природы электролита и растворителя; температуры; концентрации электролита Закон Кольрауша:
-
Теория электрической проводимости растворов Дебая и Онзагера -развитие основных положений электростатической теории растворов. Снижение молярной электрической проводимости при переходе к растворам конечных концентраций связано с уменьшением скорости движения ионов. Появляются эффекты торможения ионов за счет сил электростатического взаимодействия между ионом и его ионной атмосферой. Эффект электрофоретического торможения. При наложении на раствор электрического поля ион, рассматриваемый как центральный, и его ионная атмосфера, обладающие противоположными знаками, движутся в противоположных направлениях. Т.к. ионы гидратированы, то движение центрального иона происходит не в неподвижной среде, а в среде, движущейся ему навстречу. Поэтому движущийся ион находится под влиянием дополнительной тормозящей силы (силы электрофоретического торможения), что приводит к снижению его скорости.
-
Эффект релаксационного торможения. Ионная атмосфера обладает центральной симметрией. При движении иона в электрическом поле симметрия нарушается. Перемещение иона сопровождается разрушением ионной атмосферы в одном положении иона и формированием ее в новом положении. Этот процесс происходит с конечной скоростью в течение некоторого времени релаксации. Ионная атмосфера теряет центральную симметрию, и позади движущегося иона всегда будет избыток заряда противоположного знака. Возникающие при этом силы электростатического притяжения будут тормозить движение иона.
-
Аномальная подвижность ионов гидроксония и водорода определяется эстафетным механизмом переноса протонов.
-
Кондуктометрия
-
Кондуктометрическое титрование
-
Равновесные электродные процессы. Общие понятия
По типу носителей заряда проводники электрического тока бывают: Проводники первого рода: ток переносят электроны (металлы, полупроводники), Проводники второго рода: ток переносят ионы (растворы и расплавы электролитов). Электрод: проводник первого рода, контактирующий с проводником второго рода. Ионно-металлический электрод: металл M (проводник первого рода), погруженный в раствор, содержащий одноименные ионыMz+ (проводник второго рода). Например, медь, погруженная в раствор сульфата меди. Схематическая запись электрода Cu|Cu2+ (Cu| CuSO4) В общем случае –M |Mz+
-
В зависимости от концентрации раствора, происходит либо преимущественный переход ионов из кристаллической решетки металла в раствор, либо наоборот. В первом случае металл заряжается отрицательно относительно раствора, во втором – положительно. Оба процесса завершаются установлением динамического равновесия: Если металл погружен в раствор соли с концентрацией больше равновесной, о происходит переход ионов из раствора на металл, и электрод заряжается положительно. Если концентрация ионов металла в растворе меньше равновесной, то равновесие смещается вправо: ионы М переходят в раствор, а электрод заряжается отрицательно. Для компенсации заряда металла, к его поверхности притягиваются ионы противоположного знака, образуя двойной ионный электрический слой (как в конденсаторе). Между «пластинами» этого конденсатора возникает разность электрических потенциалов (электродный потенциал).
-
Различают обратимые и необратимые электроды. При перемене направления электрического тока: на обратимых электродах возникают реакции, противоположные по направлению: медь в растворе, содержащем Cu2+. При прохождении тока в противоположных направлениях идут реакции Cu2++2e-→Cu и Cu→Cu2++2e-. на необратимых электродах протекают реакции не обратные друг другу: медь в растворе кислоты. Перемена направления тока приводит к реакциям 2H++2e-→H2 и Cu→Cu2++2e-.
-
Из обратимых электродов могут быть составлены обратимые электрохимические цепи (пары, гальванические элементы). Если электродам соответствуют полуреакции: общая реакция в электрохимической цепи: элемент Даниэля – Якоби:
-
Уравнение Нернста
EMz+/M– ЭДС реакции, z – число электронов, участвующих в электронной реакции, F – число Фарадея
-
Классификация электродов: Электроды первого рода: электроды, в уравнение Нернста которых под знаком логарифма входят активности веществ, участвующих в электродной реакции. Потенциал таких электродов меняется с изменением концентрации реагентов. 1. Электроды, состоящие из элементарного вещества, находящегося в контакте с раствором, содержащим его собственные ионы. а) Металлический электрод – металл, погруженный в раствор своей соли M|Mn+, например, цинковый и медный электроды: Металлический электрод обратим по отношению к катиону. Его электродный потенциал равен: б) Газовый электрод в качестве одного из компонентов электродной пары содержит газ (H2, Cl2 и др.), адсорбированный на химически инертном проводнике первого рода (обычно платина, покрытая платиновой чернью). При контакте адсорбированного газа с раствором собственных ионов устанавливается равновесие. Для хлорного и водородного электродов это равновесие представляется:
-
Водородный электрод H2↔2H++2e 2H3O+(p) + 2e ↔ Н2(Pt) +2H2O где φвод- потенциал водородного электрода, В φ0вод – стандартный потенциал водородного электрода, В F -96500 Кл×моль, постоянная Фарадея, R – универсальная газовая постоянная Стандартным водородным электродом называют водородный электрод, в котором давление газообразноговодорода поддерживается равным 101 кПа, а активность ионов водорода в растворе равна 1.
-
Электроды второго рода: металлические электроды, покрытые слоем труднорастворимой соли того же металла. При погружении в раствор соли одноименного аниона его потенциал будет определяться активностью иона в растворе. Например: хлорсеребряный электрод (ХСЭ) Ag, AgCl|Cl– - серебряный проводник, покрытый твердым AgCl, который погружен в насыщенный раствор KCl.
-
Ионселективные электроды Стеклянный электрод
-
Редокс-электроды
Окислительно-восстановительными системами называют Электрохимические системы, содержащие окисленную и восстановленную форму одного и того же или нескольких веществ. 1-й тип: 2-й тип: Уравнения Петерса:
-
Компенсационная схема измерения потенциала
Устройство потенциометра
-
Определение рН с помощью водородно-каломельной цепи
Метод определения рН с помощью хингидро-хлорсеребряной цепи
-
Потенциометрическое титрование
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.