Презентация на тему "КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДОВ"

Содержание

• 
  Слайд 1

  КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДОВ

• 
  Слайд 2
  

  Газовые электродысостоят из металлического проводника, контактирующего одновременно с молекулами газа, присутствующими в газовой фазе и в растворе, которые участвуют в электрохимическом равновесии с соответствующими ионами в растворе. К газовым электродам относятся водородный, кислородный и хлорный электроды. Требования к проводнику электрода: химическая стойкость (инертность); электропроводность; каталитическое влияние на установление равновесия между газом и ионами газа; большая (развитая) площадь поверхности (для ускорения установления равновесия). Этим требованиям лучше всего удовлетворяют платина, золото, уголь (соответственно для водородного, кислородного и хлорного электродов).

• 
  Слайд 3
  

  Так, на платине в кислом растворе при пропускании водорода сравнительно быстро устанавливается равновесие: Н2 + 2Н2О  2Надс + 2Н2О  2Н3О+ + 2е Устойчивость равновесия зависит от величины поверхности электрода, поэтому платине в газовых электродах придают развитую поверхность – покрывают губчатым осадком платины (платинируют). Создание равновесного газового электрода затруднено из-за склонности платины к адсорбции многих веществ, в том числе каталитических ядов, поэтому при работе с газовыми электродами необходимо соблюдать высокую степень чистоты посуды, реактивов и газов. H2 2Hадс 2H+ + 2e

• 
  Слайд 4

  Водородный электрод

  Водородный электрод (ВЭ) представляет собой стеклянный сосуд с двумя трубками для пропускания водорода и трубкой, служащей электролитическим ключом для соединения с другим электродом (с помощью крана К2). Сосуд заполнен 2-н. раствором Н2SO4. Сверху он закрывается пришлифованной пробкой, в которую вставлена стеклянная трубка с впаянной на конце платиновой пластинкой, покрытой слоем платиновой черни. Для обеспечения контакта трубку заливают ртутью. Для насыщения платинированной платины водородом через сосуд в течении 20 – 30 мин пропускается тщательно очищенный водород со скоростью 2 - 3 пузырька в секунду.

• 
  Слайд 5
  

  Сокращенно потенциалопределяющая реакция водородного электрода: Н+ + е  ½ Н2. Уравнение для электродного потенциала: Поскольку , то можно записать: При : Если Т = 293 К, то E = - 0,059рН, где Стандартный водородный электрод используется в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях, и как электрод для измерения рН.

• 
  Слайд 6
  

  В щелочной среде реакция для водородного электрода: 2H2O + 2e = 2OH- + H2

• 
  Слайд 7
  

  Кислородный электрод на практике осуществить трудно, т.к. даже на платине под воздействием кислорода образуются поверхностные оксиды. В 1956 г. Бокрису и Хаку удалось получить равновесный кислородный электрод: ОН -│О2(Аu) Потенциалопределяющая реакция: О2 + 2Н2О + 4е  4ОН -. Уравнение для электродного потенциала: E = 1,23 - 0,059рН В не слишком концентрированных водных растворах

• 
  Слайд 8
  

  Водородно-кислородный (топливный) элемент

• 
  Слайд 9
  

  Электролизер ФВ-500

• 
  Слайд 10
  

  Амальгамные электроды– это электроды, состоящие из амальгамы какого-либо металла в контакте с раствором, содержащим ионы данного металла: Мz+│M(Hg). Уравнение для электродного потенциала: Потенциал амальгамного электрода зависит не только от активности ионов металла в растворе, но и от активности (концентрации) металла в амальгаме или от активности интерметаллического соединения металла с ртутью, если оно образуется. Например, амальгамный электрод Na+│Na(Hg) используют в промышленности при электрохимическом получении хлора и щелочи, а амальгамный кадмиевый электрод Cd2+│Cd(Hg) (cCd(Hg) = 12,5%) – один из электродов в элементе Вестона.

• 
  Слайд 11
  
• 
  Слайд 12
  
• 
  Слайд 13
  

  Цех с электролизерами Р-20М

• 
  Слайд 14
  

  Fe3+ + e Fe2+ Окислительно-восстановительные электродысостоят из инертного металлического проводника, опущенного в раствор, содержащий окислительно-восстановительную систему: Ox, Red│Pt. Потенциалопределяющая реакция: Ox + zeRed. Уравнение для электродного потенциала: Окислительно-восстановительные системы подразделяют на простые и сложные. В простых системах в результате электродной реакции происходит лишь изменение валентности компонентов. Например, для электрода Fe3+, Fe2+Pt потенциалопределяющая реакция и уравнение электродного потенциала:

• 
  Слайд 15
  

  При рН ≥ 3 образуется Fe(OH)3 При рН ≥ 8 образуется Fe(OH)2

• 
  Слайд 16
  

  MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O В сложных системах происходит не только изменение валентности, но и состава ионов. Например, для электрода MnO4-, Mn2+, H+, H2OPt потенциалопределяющая реакция и уравнение для электродного потенциала: Органические окислительно-восстановительные электроды, например, хингидронный электрод: C6H4O2, C6H4(OH)2│Pt Хингидрон – слаборастворимое эквимолекулярное соединение хинона C6H4O2 и гидрохинона C6H4(OH)2. Эти вещества образуют с ионами водорода обратимую окислительно-восстановительную систему: C6H4O2 + 2H+ + 2e C6H4(OН)2

• 
  Слайд 17
  

  Инертный электрод (Au или Pt), помещенный в раствор, содержащий хинон, гидрохинон и ионы водорода, принимает потенциал, определяемый активностью этих трех веществ: В кислых растворах хингидрон дает равные концентрации хинона и гидрохинона, поэтому, потенциал хингидронного электрода зависит только от активности ионов водорода: 0,699 В – стандартный потенциал хингидронного электрода. Хингидронный электрод прост по устройству, быстро приходит в равновесное состояние, устойчив к ядам и окислительным агентам. Для измерения рН в исследуемый раствор добавляют небольшое количество хингидрона и измеряют потенциал платинового электрода в этом растворе.

• 
  Слайд 18
  
• 
  Слайд 19

  Правило Лютера

  -z2e Fe3+,Fe2+│Fe Fe3+ + e Fe2+ +2e Fe + 3e

• 
  Слайд 20

  Ионселективные электроды

  + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ а ˃ а1˃ а2 а1 а а2 Мембраны: электродные стекла; монокристаллы(галогениды, сульфиды); несмешивающиеся с водой жидкости.

• 
  Слайд 21
  

  Н+Н+ст

• 
  Слайд 22
  

  М+ст. + Н+ М+ + Н+ст.

• 
  Слайд 23
  
• 
  Слайд 24
  
• 
  Слайд 25
  
• 
  Слайд 26
  
• 
  Слайд 27
  

  Одним из лучших стекол для приготовления стеклянных электродов с водородной функцией является стекло “Корнинг 015”, состав % (мол): SiO2 – 72,7; CaO – 6,4; Na2O – 21,4. AgAgCl│KCl║pHx│стекло│HCl│AgClAg Eэс E1E2Eвсп Е= Eэс+ E1 + E2 + Eвсп Поскольку скачки потенциала Eэс , E2, Eвсп постоянны, то Е = const + E1 , AgAgCl│HCl│стекло│HCl│AgClAg E1E3E4E2