Термодинамическая теория ЭДС. Зависимость ЭДС от температуры
Электрод как электрохимическая система. Обратимые и необратимые электроды. Правила оформления цепей. Причины скачка потенциала на границе раствор-металл. ЭДС электрохимической цепи и связь с энтальпией протекающей в ней реакции. Уравнение изотермы.
| Рубрика | Химия |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2013 |
| Размер файла | 25,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Термодинамическая теория ЭДС. Зависимость ЭДС от температуры
Электрод - электрохимическая система, состоящая минимум из 2-х фаз. На границе раздела фаз протекает электродный процесс - реакция между компонентами фаз, в результате которой происходит переход электрических зарядов из одной фазы в другую. Каждая фаза при этом приобретает электрический заряд, и на границе их раздела создается двойной электрический слой, которому соответствует скачок потенциала.
Существуют обратимые и необратимые электроды.
Из обратимых электродов могут быть составлены обратимые электрохимические цепи (например, гальванические элементы). Если электродам соответствуют реакции:
Ох1 + nз Red1,
Ох2 + nз Red2,
то общая реакция в электрохимической цепи будет:
Ох1 + Red2 Red1 + Ох2
Например, для гальванического элемента Якоби-Даниэля
Zn Zn2+ Cu2+ Cu
этой цепи отвечает химическая реакция:
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu.
Правила оформления цепей. Электрической характеристикой электрода является потенциал, а электрохимической цепи - электродвижущая сила (ЭДС), равная алгебраической сумме скачков потенциала, возникающих на границе раздела фаз, входящих в состав цепи.
Обратимые электроды и цепи могут быть рассмотрены в термодинамически обратимом состоянии. Условием, определяющим т/д-ую обратимость электрохимических систем, является протекание через них бесконечно малого тока.
Скачок потенциала на границе раствор-металл обусловлен двумя процессами:
1) диссоциацией атомов Ме на ионы и электроны внутри Ме;
2) сольватацией ионов Ме, находящихся на поверхности Ме, при соприкосновении его с раствором.
Электрохимические цепи могут содержать несколько электролитов, границам раздела которых соответствуют гальвани-потенциалы, называемые фазовыми жидкостными потенциалами. Для 2-х растворов с одинаковым растворителем такой потенциал называется диффузионным.
В месте контакта 2-х растворов электролита КА, отличающихся концентрацией, происходит диффузия ионов из раствора 1, более концентрированного, в раствор 2, более разбавленный. Диффузионный потенциал возникает из-за различий в скорости диффузии ионов: К+ и А-.
ЭДС электрохимической цепи с учетом диффузионного потенциала будет:
Е = к - А Д .(1)
Поскольку расчет и экспериментальное определение диффузионного потенциала затруднены, то при измерениях ЭДС Д исключают, используя солевой мостик. эдс электрохимическая энтальпия изотерма
В электрохимических системах происходит взаимное превращение энергии реакций в электрическую энергию и обратно.
Для обратимой реакции:
1А 1 + 2А 2 3А 3 + 4А 4,
протекающей при постоянном давлении и температуре в электрохимической цепи, максимально полезная работа (2):
которая связана с ЭДС цепи уравнением (3):
Отсюда (4):
где n - число электронов в уравнении реакции;
F - число Фарадея.
Если активность каждого вещества а = 1, то ЭДС цепи называется стандартной и равна (5):
Тогда имеем: (6)
Из уравнения изотермы химической реакции -
Go = RTlnKa = nFEo,
(Ka - константа химического равновесия), отсюда (7):
Связь между ЭДС электрохимической цепи и энтальпией H протекающей в ней реакции устанавливается на основании уравнения Гельмгольца-Гиббса (8):
Т.к. убыль свободной энергии Гиббса отвечает максимально полезной работе цепи (9):
то из уравнений (8) и (9) имеем (10):
Отсюда (11):
Так как,
G = H - TS, (12)
то из уравнения (11) следует, что максимально полезная работа в цепи не соответствует изменению энтальпии или тепловому эффекту. Если dE/dT < 0, то электрическая работа меньше энергии химического процесса; при этом электрохимическая система отдает теплоту в окружающую среду, или нагревается в условиях тепловой изоляции.
При dE/dT > 0, электрическая работа системы больше энергии химической реакции; недостаток энергии система заимствует из окружающей среды или охлаждается в условиях тепловой изоляции.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Термодинамическая возможность электрохимической коррозии металлов. Катодные процессы. Гомогенный и гетерогенный пути протекания электрохимической коррозии металлов. Коррозионные гальванические элементы и причины их возникновения. Методы защиты металлов.
курсовая работа [635,9 K], добавлен 14.04.2016Реакции, протекающие между ионами в растворах. Порядок составления ионных уравнений реакций. Формулы в ионных уравнениях. Обратимые и необратимые реакции обмена в водных растворах электролитов. Реакции с образованием малодиссоциирующих веществ.
презентация [1,6 M], добавлен 28.02.2012Связи между активностями компонентов в растворе. Уравнение Дюгема-Маргулиса. Методы определения активности и порядка химической реакции. Необратимые реакции первого, второго и третьего порядков. Уравнение стандартного состояния для растворённого вещества.
лекция [425,7 K], добавлен 28.02.2009Особенности хингидронного электрода как окислительно-восстановительного электрода. Зависимость стандартного потенциала хингидронного электрода от температуры. Расчет теоретического значения pH, сравнение его с опытным и определение процента ошибки.
лабораторная работа [29,2 K], добавлен 03.04.2014Изменение изобарно-изотермического потенциала. Уравнение изотермы химической реакции Вант-Гоффа. Свойства дисперсных систем и растворов ВМС, их сходство и отличие. Адсорбционное уравнение Гиббса, его анализ и область использования. Формулы мицелл.
контрольная работа [39,5 K], добавлен 25.07.2008Тепловой эффект реакции при стандартных условиях. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Температурный коэффициент. Осмос, осмотическое давление, осмотический коэффициент. Отличительные признаки дисперсных систем от истинных растворов.
контрольная работа [49,7 K], добавлен 25.07.2008Зависимость скорости PGH-синтазной реакции от концентрации гемина, кинетическое уравнение процесса. Константа Михаэлиса и величина предельной скорости реакции. Зависимость начальных скоростей реакции от концентраций субстрата при наличии ингибитора.
курсовая работа [851,2 K], добавлен 13.11.2012Поверхностное натяжение как результат асимметрии сил когезии на поверхности. Связь адсорбции поверхностно-активных веществ на границе жидкость-воздух с критическим параметром упаковки. Применение теории регулярных растворов к поверхностному натяжению.
реферат [1,1 M], добавлен 17.09.2009Общая характеристика потенциометрического анализа. Индикаторные электроды (электронообменные и ионоселективные). Виды потенциометрического метода анализа. Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование. Измерение ЭДС электрохимических цепей.
курсовая работа [378,5 K], добавлен 08.06.2012Зависимость изменения термодинамических величин от температуры. Метод Сато, Чермена Ван Кревелена, Андрена-Байра-Ватсона. Реакция радикальной сополимеризации. Определение температуры полураспада полиизопрена. Термодинамический анализ основной реакции.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 28.05.2012Стадии цепных разветвленных реакций. Стационарный и нестационарный режимы быстрого самоускорения. Зависимость пределов воспламенения от давления, температуры и критических размеров реактора. Кинетика цепных реакций с вырожденным разветвлением цепей.
реферат [182,5 K], добавлен 09.03.2015Описание принципа действия гальванического элемента как устройства превращения энергии химической реакции в электрическую энергию. Электродный потенциал растворов и электрохимический ряд напряжения металлов. Электролиз растворов, аккумуляторы и батареи.
презентация [1,1 M], добавлен 16.01.2015Термодинамическая система. Общая термодинамическая вероятность единой системы. Статистические суммы молекулярных движений и учёт симметрии. Свободная энергия, энергия Гиббса, уравнение состояния, химический потенциал, стандартизация. Стандартное сродство.
реферат [62,6 K], добавлен 31.01.2009Расчет коэффициента горючести нитробензола С6Н5NО2 и сероуглерода CS2. Уравнение реакции горения пропилацетата в воздухе. Расчет объема воздуха и продуктов горения при сгорании горючего газа. Определение температуры вспышки толуола по формуле В. Блинова.
контрольная работа [204,4 K], добавлен 08.04.2017Основные понятия химической кинетики. Сущность закона действующих масс. Зависимость скорости химической реакции от концентрации веществ и температуры. Энергия активации, теория активных (эффективных) столкновений. Приближенное правило Вант-Гоффа.
контрольная работа [41,1 K], добавлен 13.02.2015Аналитическая зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Интервалы температур теплоты испарения, возгонки и плавления. Температурная зависимость давлений насыщенного пара для твердого и жидкого вещества. Равновесные парциальные давления.
лабораторная работа [263,4 K], добавлен 03.05.2009Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса и его применение. Теория активных столкновений реагирующих молекул. Основы теории переходного состояния. Кинетика гетерогенных реакций. Особенности гетерогенных процессов. Гомогенный и гетерогенный катализ.
лекция [182,9 K], добавлен 28.02.2009Причины, стадии и виды коагуляции. Уравнение порога коагуляции. Правила, скорость и степень коагуляции. Коагуляция смесями электролитов. Явление "неправильные ряды". Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита и фактор устойчивости.
учебное пособие [379,1 K], добавлен 22.01.2009Электрическая проводимость, равновесие в растворах электролитов. Электродвижущие силы, электродные потенциалы. Основы формальной кинетики. Зависимость скорости реакции от температуры. Фотохимические и сложные реакции, формы кинетического уравнения.
методичка [224,3 K], добавлен 30.03.2011Понятие индикаторов как химических веществ, изменяющих окраску, люминесценцию, образующих осадок при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе. Обратимые и необратимые индикаторы, их основные виды. Точка эквивалентности - момент титрования.
презентация [359,9 K], добавлен 15.04.2014
