Электродные процессы в гальваническом элементе. Расчет электродвижущей силы гальванического элемента.
Решение
Для гальванического элемента принята следующая форма записи (на примере элемента Даниэля):
Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu,
где вертикальная линия | обозначает границу раздела фаз, а двойная вертикальная линия || — солевой мостик.
Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом; электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом. Гальванический элемент принято записывать так, чтобы анод находился слева.
Электродные полуреакции принято записывать как реакции восстановления, поэтому общая реакция в гальваническом элементе записывается как разность между реакциями на правом и левом электродах:
Правый электрод: Cu2+ + 2e– = Cu
Левый электрод: Zn2+ + 2e– = Zn
Общая реакция: Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+
Потенциал E электрода рассчитывается по формуле Нернста:
где aOx и aRed — активности окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции; E0 — стандартный потенциал электрода (при aOx = aRed = 1); n — число электронов, участвующих в полуреакции; R — газовая постоянная; T — абсолютная температура; F — постоянная Фарадея.
При 25°C:
Стандартные электродные потенциалы электродов измеряются относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого принят равным нулю.
Электродвижущая сила (ЭДС) элемента равна разности потенциалов правого и левого электродов:
E = EП – EЛ.
Если ЭДС элемента положительна, то реакция (так, как она записана в элементе) протекает самопроизвольно