Електродні потенціали та механізм їх виникнення

Розчини електролітів. Електропровідність розчинів. Електроліти в організмі людини.

Електроліти – це речовини, розчини яких проводять електричний струм.

Неелектроліти – це речовини, розчини яких не проводять електричний струм.

І роду ІІ роду

електропровідність зумовлена рухом електропровідність зумовлена рухом

електронів (в металах) заряджених частинок катіонів та

аніонів, що утворюються при дисоціації

речовин (розчини кислот, лугів, солей)

Клітина – це розчин, в якому є катіони та аніони, тому має електропровідність.

Міжклітинна речовина – це теж розчин, в якому є катіони та аніони, тому теж

має електропровідність.

Рух іонів:

Ø в розчині електролітів катіони та аніони рухаються хаотично;

Ø при пропусканні електричного струму катіони (позитивно заряджені частинки) рухаються до катода, а аніони (негативно заряджені частинки) – до анода.

NaCl

Na⁺Cl^–

K A К – негативно заряджений

–

₊

електрод (катод)

А – позитивно заряджений

електрод (анод)

катіони аніони

Швидкість руху іона – це швидкість його руху в напрямку одного з електродів,

виражена в м/с.

Абсолютна швидкість руху іона – це відстань в метрах, яку проходить іон за 1с

при градієнті потенціалу 1 в/м.

V = (ez/R) ∙ ∆U ∙ t

e – елементарний електричний заряд

якщо ∆U= 1; t = 1с z – заряд іона

∆U – різниця потенціалів

R – фактор опору середовища

еz V = R

Абсолютна швидкість руху іона залежить від: – природи іона;

– різниці потенціалів.

1S S G = = κ ρ ℓ ℓ

Електропровідність (G) – це здатність речовини проводити електричний струм під дією зовнішнього електричного поля. Це величини, зворотна електричному опору R:

ℓ 1 ρ – питомий опір [Ом ∙ м]

R = ρ, тому G = κ – питома електропровідність

S R ℓ – довжина провідника

Питома електропровідність розчину ( κ = 1/ ρ) – це провідність розчину об’ємом

1 м³, якщо відстань між електродами 1 м.

Питома електропровідність залежить від:

– природи електроліту (різна швидкість руху іонів);

– природи розчинника;

– температури (↑ t, в’язкість ↓, швидкість руху іонів ↑, κ ↑)

– концентрації іонів.

Краще користуватися поняттям молярна електропровідність, яка враховує концентрацію розчину.

Молярна електропровідність (λ_v) – це електропровідність об’єму розчину, який містить 1 кмоль розчиненої речовини між електродами, що знаходяться на відстані

1 м один від одного.

λ_v =κ V

κ – питома електропровідність, См/м (См – сименс)

V – об’єм розчину

Концентрація речовини (С) пов’язана з об’ємом розчину: V = 1/С. Ця величина називається розведенням.

κ λ_v = С

См∙м²

кмоль

Гранична електропровідність (λ_∞) – це електропровідність безкінечно розбавленого розчину. В такому розчині відсутні сили електростатичної взаємодії між іонами і речовина повністю дисоціює.

Значення електропровідності:

· можна визначати рН шлункового соку в лабораторії;

· можна визначати вміст солей в сечі в нормі та при захворюваннях нирок, вимірюючи питому електропровідність;

· визначати розчинність лікарських речовин;

· використання електролізу.

Електродні потенціали та механізм їх виникнення

Електрохімічна система – це система, яка виробляє електричну енергію за рахунок хімічних реакцій і називається хімічним джерелом струму.

Електрохімічна система складається з трьох компонентів:

· електроліт – провідник другого роду з іонною провідністю (водні та неводні розчини речовин, розплави, гази);

· електроди – металічні провідники, що забезпечують контакт з електролітом;

· зовнішній ланцюг – провідник першого роду з електричною провідністю, який забезпечує проходження струму між електродами.

Механізм виникнення електродного потенціалу:

1. Катіони Ме ⁿ⁺ з поверхні переходять у воду.

- - - - - Ме - - - - 2. На поверхні метала залишається електрони (поверхня

+ – – + заряджена –).

+ – – + 3. На межі метал – рідина утворюється подвійний

+ – – + електричний шар: Ме – ne^– → Ме ⁿ⁺