Где индексы Red и Ox относятся к восстановленной (Red) и окисленной (Ox) формам веществ А и В

Электрохимические процессы

Электрохимические процессы – процессы взаимного превращения химической и электрохимической форм энергии.

Различают два типа электрохимических процессов:

· самопроизвольно протекающие процессы превращения химической энергии окислительно-восстановительной реакции в электрическую, осуществляемые в специальных устройствах – гальванических элементах;

· процессы превращения электрической энергии в химическую, которые требуют затраты энергии извне и не могут протекать самопроизвольно, осуществляются в электролизерах

Электрохимические процессы протекают на электродах

Электрод – электропроводящая фаза

Проводник первого рода –металл или полупроводник, обладающие электронным типом проводимости

Проводник второго рода – раствор или расплав электролита, обладающий ионным типом проводимости

Возникновение двойного электрического слоя на границе металл – электролит

При погружении металла в электролит (воду или водный раствор его соли) в результате межмолекулярного взаимодействия (ион‒дипольного или ион‒ионного) на поверхности металла устанавливается равновесие:

На границе раздела фаз: металл ‒ электролит образуются два противоположно заряженных слоя: один на самом металле, другой в электролите в непосредственной близости от поверхности металла. Их общее название – двойной электрический слой (ДЭС). В результате между металлом и раствором возникает разность потенциалов (или скачок потенциала) φ

 

При в пределах ДЭС на границе металл – электролит, устанавливается равновесие, характеризующееся равновесным электродным потенциалом φ.

Стандартный водородный электрод

, 101,3 кПа

298 K

 

 

Стандартный электродный потенциал – потенциал электрода, погруженного в раствор, содержащий одноименный ион с относительной активностью, равной единице, и измеренный относительно стандартного водородного электрода

Для расплавов солей в качестве стандартного потенциала принимается потенциал натриевого электрода, погруженного в расплав соли натрия

Гальванический элемент. Электродвижущая сила элемента

 

Медно-цинковый гальванический элемент (элементДаниэля ‒ Якоби)

процесс окисления – на аноде:

Aнод (–) (Zn):

процесс восстановления – на катоде:

Катод (+) (Cu):

Токообразующая реакция, в результате которой возникает электрический ток:

ТОР:

В общем виде:

,

где индексы Red и Ox относятся к восстановленной (Red) и окисленной (Ox) формам веществ А и В

Схема элемента Даниэля − Якоби с мембраной записывается в виде:

Анод (–) (+) Катод;

с солевым мостиком (KCl, ):

Анод (–) (+) Катод

Схематически электроды записываются так:

 

Концентрационный гальванический элемент:

(–) (+)

Aнод (Cu) (–):

Катод (Cu) (+):

Окислительно-восстановительный электрод, или редокс-электрод–инертный проводник первого рода (платина или графит), погруженный в электролит, содержащий ионы какого-либо соединения в окисленной и восстановленной формах.

На инертным электроде (платина, графит) протекает электродная реакция: ,

например,

Электродвижущая сила элемента (ЭДС)