Электрохимические свойства растворов

Электрохимические равновесия – это равновесия, происходящие на границе раздела «металл – раствор электролита». Эти процессы либо сопровождаются возникновением электрического тока, либо происходят под действием тока.

Гальванический элемент состоит из двух электродов, опущенных в раствор электролита и соединенных проводником, существует для преобразования энергии химических реакций в электрический ток.

Элемент Даниеля – Якоби:

Cu2+ + 2e- ® Cu

Zn - 2e- ® Zn2+

анод (-) Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu (+) катод

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu

Если

процесс протекает самопроизвольно.

 

n – число электронов в реакции;

F – число Фарадея;

- ЭДС гальванического элемента.

 

Рассмотрим процессы, происходящие с системе, если пластину металла опустить в раствор электролита.

В узлах кристаллической решетки металла находятся атомы, ионы и свободные электроны.Ионы металла уходят в раствор, следовательно, металл заряжаетсяотрицательно, а раствор положительно.

В узлах кристаллической решетки металла находятся атомы, ионы и свободные электроны.

Ионы металла уходят в раствор, следовательно, металл заряжается отрицательно, а раствор положительно.

Ме кр. + mН2О р-р = Ме n+×mН2О р-р + nе

При некотором количестве ионов перешедших в раствор наступает равновесие, которое зависит от природы металла, температуры, концентрации ионов металла, концентрации свободных электронов в металле. Это равновесие определяет все процессы на границе раздела. На границе раздела «металл – раствор электролита» возникает «двойной электрический слой», следовательно, возникает разность потенциалов, называемая электродным потенциалом.

На пластике меди отрицательный заряд будет меньше, чем на пластинке цинка. Процессы выравнивания концентрации электронов происходят мгновенно. Реакция прекращается при израсходовании электролита (или металла).

Окислительно-восстановительные реакции это реакции, протекающие с изменением степеней окисления. В реакции участвуют окислитель, восстановитель и среда. Обычным методом, описывающим протекающие процессы является электронно–ионный.

K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

3 H2S – 2e- ® So + 2H+ окисление, Н2S – восстановитель;

1 Cr2O72- + 14H+ + 6e- ® 2Cr3+ + 7H2O восстановление, Cr2O72- - окислитель.

Если среда раствора кислая, то для уравнивания используются Н+ и Н2О; если щелочная, то ОН- и Н2О.

3H2S + Cr2O72- + 14H+ ® 3S + 6H+ + 2Cr3+ + 7H2O

3H2S + Cr2O72- + 8H+ ® 3S + 2Cr3+ + 7H2O

 

Составления уровнений окислительно - восстановительных реакций – методом электронного баланса . В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных веществах и в продуктах реакции, при этом руководствуемся правилом: число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, присоединённых окислителем.

Для составления уравнения надо знать формулы реагирующих веществ и продуктов реакции. Рассмотрим этот метод на примере. Расставить коэффициенты в реакции, схема которой: HCl + MnO2 Cl2 + MnCl2 + H2O