Ускова Василиса Сдр9-02-25 Стандартный электронный потенциал

1. Стандартные электродные потенциалы

Стандартный
электродный потенциал
— это мера «желания»
вещества отдавать или
принимать электроны в
стандартных условиях.

2. Стандартный потенциал и условия

Стандартные электродные потенциалы.
Потенциалы других электродов, измеренные в стандартных условиях по
отношению к стандартному водородному электроду, называются
стандартными электродными потенциалами или окислительновосстановительными потенциалами. Обозначаются как ф (Е")
Условия:
1) Температура (25℃):
2) Концентрация ионов (активность): 1моль/л.
3) Давление газов: 1атм (101.325кПа).

3. СТАНДАРТНЫЙ ВОДОРОДНЫЙ ЭЛЕТРОД (СВЭ)

Пластина должна
быть из черненой
платины(Pt).
2 H + 2ē = H2

4. Измерения и конвенция

5. Ряд стандартных электродных потенциалов

F2 + 2ē = 2F
Е= +2,87 В
Li + ē = Li
Е= -3,02 В

6. Прогнозирование реакции

Прогноз направленности протекания окислительно-восстановительных
реакций подчиняется единому правилу: реакция протекает преимущественно в том
направлении, которое отвечает взаимодействию более сильного акцептора
(окислителя) с более сильным донором (восстановителем).
Самопроизвольная реакция (гальванический элемент- источник тока) ЭДС>0
Не самопроизвольная реакция (Электролиз-разложения вещества на составные части
при прохождении электрического тока) ЭДС<0
Энергия Гиббса ОВР:
AG° = -nFE°, где n - число электронов, участвующих в процессах
окисления (восстановления), F - число Фарадея, Е° - ЭДС или Дф

7. Нестандартные условия(уравнения Нернста)

Уравнение Нернста описывает изменение потенциала окислительно-восстановительных систем (например, гальванической ячейки) от его
стандартного значения в нестандартных условиях, когда хотя бы одна из концентраций не равна 1 моль/л.
Потенциалы в реальных условиях:
Оно связывает восстановительный потенциал электрохимической реакции со стандартным электродным потенциалом, температурой и
активностью химических веществ, подвергающихся восстановлению и окислению. Уравнение Нернста — фундаментальное соотношение в
электрохимии, связывающее потенциал электрода с активностями веществ, участвующих в электродном процессе.
Давайте разберем его составляющие:
• E — реальный потенциал электрода
• E⁰ — стандартный потенциал (при стандартных условиях)
• R — универсальная газовая постоянная
• T — температура (обычно 298 К)
• Z — число электронов в реакции
• F — постоянная Фарадея
• a₀x — активность окисленной формы
• aₙd — активность восстановленной формы
В исходном виде уравнение Нернста содержит несколько постоянных величин. После преобразований (замена натурального
логарифма на десятичный и объединение констант) получается более удобная форма:
E=E0+0,059/z*lg*aox/ared: E=E0-RT/nF*In(вост)/(окисл)

8. Пример

Рассчитать ЭДС гальванического элемента, составленного из медной и цинковой пластин, погруженных в растворы 0.1M CuSO4
и 0.01M ZnSO4 соответственно. Коэффициенты активности ионов Cu^ 2+ uZ n^ 2+ принять равными единице.
Решение:
Для начала запишем уравнения протекающих процессов:
Cu^ 2+ + 2e -> Cu^0
Zn^0 - 2e ->Zn^ 2+
Далее находим по таблице стандартные потенциалы процессов:
E Zn^ 2+ / Zn^0=-0.76B.E Cu^ 2+ / Cu^0=+0.34B
Если в условиях задачи ничего не сказано про коэффициенты активности ионов, то можно считать их равными единице, как
и в нашем случае. Тогда активности участников процессов можно принять равными их аналитическим концентрациям.
Найдем реальные потенциалы с учетом нестандартных активностей ионов:
EZn2+/Zn°=-0.76+ (8.31*298/2*96500)*In 0.01=-0.82B:
ECu2+/Cu = 0.34+(8.31*298/2*96500)*In 0.1=+0.31B
Далее необходимо сравнить полученные величины между собой, чтобы определить, кто из участников процесса окислитель. Потенциал меди больше, чем у цинка, поэтому она будет окислителем. Тогда найдем ЭДС системы:
E = Eox – Ered
E=0.31-(-0.82)=1.13B
Ответ: 1.13 В

9. Презентация осветила, что стандартный электродный потенциал E является краеугольным камнем в электрохимии, позволяя

количественно оценивать и
предсказывать ход окислительновосстановительных реакций. Таким образом, E
является важнейшим инструментом для
понимания и проектирования как
гальванических элементов (батарей), так и
процессов электролиза.