химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

лишь переносчиком электронов.

Электрод получает положительный заряд и притягивает анионы из раствора, в результате на поверхности электрода образуется двойной электрический слой с определенным скачком потенциала. Этот электродный потенциал зависит от концентрации ионов Fe2+ и Fe3+. Знак потенциала и его величина определяются относительно стандартного водородного потенциала:

* Весьма малые, но устойчивые концентрации свободных металлических иоиов могут быть получены путем связывания зтих ионов в прочные комплексные ионы при введении в раствор большого избытка ионов или молекул комплексо-образователя.

(—) Pt, Н21 НС11| Fe2+, Fe3+ | Pt (+)-рнг=1 я±=1

В составленном таким образом элементе протекает реакция

Y Н2 + Fe3+ = Н+ + Fe2+

Напишем эту реакцию несколько иначе:

— Н2 + Fe3+ + ЗСГ = Н+ + СГ + Fe2+ + 2СГ

Э. д. с. элемента, равную электродному потенциалу правого электрода, находят по уравнению

B-B.-«Lb a»f^ .f-HLh, (Хх,28)

[РНГ = 1 и АЯС\ = 1 (по условию)]

?° = ф° — стандартный потенциал электрода Fe2+, Fe34" | Pt при активностях ионов Fe2+ и Fe3+, равных единице. При 25 СС <р° = +0,771 в.

Заменив в рассмотренном элементе водородный электрод каким-либо другим электродом, имеющим более положительный электродный потенциал, чем электрод Fe2+, aq; Fe3+, aq|Fe, можно составить химический элемент, при работе которого на электроде Fe2+, Fe3+ протекает реакция окисленияFe?+ ^=± Fe3+ + e

с отдачей электронов электроду. На втором электроде протекает реакция, в процессе которой заряд катиона уменьшается, т. е, идет реакция восстановления. Ток в элементе проходит справа налево, и электрод Fe2+, Fe3+ имеет отрицательный заряд (э. д. с. элемента меньше нуля).

Соединив электрод Fe3+, Fe2+|Pt с другим электродом, имеющим меньший положительный потенциал, чем электрод Fe2+, Fe34v получим элемент, при действии которого на электроде Fe2+, Fe3-1' будет идти реакция восстановления и электроны будут поступать из электрода в раствор. На другом электроде идет реакция с отдачей электронов электроду и увеличением заряда катиона, т. е. протекает реакция окисления (э. д. с. элемента больше нуля).

Аналогично ведут себя электроды Sn4+, Sn2+[pt; MnO?" |MnO~ | Pt и другие.

Таким образом, рассмотренный электрод участвует всегда в суммарной окислительно-восстановительной реакции, две половины которой (электрохимические реакции) протекают на двух электродах и являются одна — окислительной, другая — восстановительной реакцией.

Название электродов типа Fe3+, Fe2+|Pt и элементов с такими электродами окислительно-восстановительными понятно из всего выше сказанного. Однако следует подчеркнуть, что всякая электрохимическая реакция включает выделение или потребление электронов и является окислительно-восстановительной; на электродах ионы всегда изменяют заряд. Так, в элементе Даниэля — Якоби

(-)Zn | ZnS04, aq|| CuS04, aq | Cu (+)слева направо идет реакция восстановления Cu2+ -f- 2е —? Cu, а справа налево—реакция окисления Zn —* Zn2+ -f- 2е. Для рассматриваемых в этом параграфе элементов и электродов характерно лишь то, что катионы и анионы, изменяя свой заряд, не выделяются на электродах и не появляются в растворе путем перехода вещества из электрода в раствор.

Очевидно, термин окислительно-восстановительный (элемент, электрод, потенциал) может быть отнесен к любому случаю, а не только к данному, более узкому. Следовало бы ввести специальный термин, но из-за отсутствия в настоящее время такового мы сохраняем исторически закрепившийся, хотя и слишком узко применяемый термин окислительно-восстановительный (элемент, цепь, электрод, потенциал).

В мировой литературе, в применении к потенциалам рассмотренного выше типа, нередко используется термин редокспотенциал, идентичный термину окислительно-восстановительный.

В табл. XX, 2 приведены значения некоторых стандартных окислительно-восстановительных потенциалов. Правило знаков для них вытекает из рассмотренных раньше общих положений. Соединив какой-либо окислительно-восстановительный электрод со стандартным водородным и поместив последний слева, э. д. с. составленного таким образом элемента считают положительной, и следовательно, потенциал правого электрода положителен, если электрический ток в элементе

Pt, Н2 | НА \\ Ме"+, Mem\ aq | Pt

протекает слева направо, т. е. реакция на правом электроде идет с потреблением электронов и ион уменьшает положительный заряд, т. е. восстанавливается.

Окислительно-восстановительные потенциалы измеряют с помощью индифферентного платинового электрода. Так как в стандартном водородном электроде ток также подводится платиной, то электродные потенциалы этого типа не включают гальвани-потенциалов Mei]Me2. Если же при измерении окислительно-вос-'становительного потенциала использовать электрод из другого индифферентного-металла, например золота, то электродный потенциал включит в себя гальвани-потенциал PtcpAu контакта Pt/Au. При этом измеряемый суммарный электродный окислительно-восстановительный потенциал относительно стандартного водородного электрода остается неизменным, так как он соответствует тому же процессу перехода электрона от одного иона к другому. При замене платины золотом скачок на границе электрод|раствор изменится так, что дополнительный гальванн-потенциал Pt| Au будет компенсирован.

§ 10. Хингидронный электрод Окислительно-восстановительные электроды могут быть составлены и на основе органических окислительно-восстановительных систем. Таких систем довольно много, но особый интерес представляет хингидронный электрод. Так называют платиновый электрод, погруженный в раствор хингидрона [молекулярное соединение хи-нона и гидрохинона —Сб^Ог- СбН4(ОН)2, которое в растворе частично диссоциирует на хинон и гидрохинон].

Присоединив к хингидронному электроду слева нормальный водородный электрод, получаем элемент, в котором протекает реакция

с6н4о2 + н2

С6Н4(ОН)2

а на правом электроде — реакция

С6Н402 + 2Н30+ + 2е

СвН4(0Н)2 + 2Н20

Очевидно, для последней реакции получим [см. стр. 499, уравнение (XIX, 3)]*

AG° = — RT In Кр + RT InФх +

RT ar

= In KD - RT In =—

2F VH+

m a2 + In x H - (XX, 29)

? = фх = zF

где Е — э. д. с. элемента, составленного из нормального водородного и хин-гидронного электродов, равная фх (потенциалу хиигидронного электрода);

пгх и тг— моляльности соответственно хинона и гидрохинона в растворе.

Так как концентрации этих соединений невелики, можно считать активности равными моляльностям. Обычно раствор насыщают хингидроном и одним из составляющих его соединений — гидрохиноном или хиноном. В этом случае (по закону действия масс) концентрации гидрохинона и хинона в растворе при данной температуре постоянны. Объединив члены с логарифмами постоянных величин тх и тг в общий постоянный коэффициент, получим выражение для фХ) г такого электрода (2 = 2):

/ / о RT тх \ , RT о RT

При 25 СС в растворе, насыщенном хингидроном и гидрохиноном, Ф° = 0,6992 в; зависимость Ф° г от температуры опред

страница 144
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
благодарственное письмо за благотворительную помощь детям
купить неравнопольные двери волховец
июль концерт
аренда маршрутки на свадьбу

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.06.2017)