2. ROVNOVÁŽNÉ ELEKTRODOVÉ DĚJE

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "2. ROVNOVÁŽNÉ ELEKTRODOVÉ DĚJE"

Jiří Mareš
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 . RVNVÁŽNÉ LKTRDVÉ DĚJ (lektchemcké články - temdynamcké aspekty) lektchemcký článek = sustava dvu plčlánků neb-l elektd. lektda = elektchemcký systém alespň dvu fází, z nchž jedna je vdč I. třídy - tedy kv, duhá vdč II. třídy - tedy elektlyt, a mez fázem je umžněna výměna elektcky nabtých částc - ntů neb elektnů. Příkladem elektdy je měděný dát pnřený d ztku měďnatých ntů. Mez kvem a elektlytem dchází k výměně Cu ntů a vznku ptencálvéh zdílu. Tent ptencálvý zdíl není měřtelný. Ptencálvý zdíl vznká na styku jných fází, mez nmž je umžněn přens nábje (např. na styku dvu kvů, na styku dvu elektlytů). lektchemcké články - lektlytcký článek (elektlyzé) = článek, na jehž elektdy je z vnějšíh zdje přváděn pud, kteý v článku vyvlá nesamvlnu eakc elektlýzu. Faadayův zákn elektlýzy Q = nzf, kde n je látkvé mnžství látky vylučené č jnak přeměněné na elektdě a z udává pčet elektnů ptřebných k vylučení č přeměně 1 částce dané látky. - Galvancký článek = článek, kteý je schpen pdukvat elektcku pác jak důsledek spntánní eakce pbíhající v článku. Galvancké články - chemcké - spntánní chemcká eakce - kncentační - spntánní změna kncentace.

Mez kvem a elektlytem dchází k výměně Cu ntů a vznku ptencálvéh zdílu. Tent ptencálvý zdíl není měřtelný. Ptencálvý zdíl vznká na styku jných fází, mez nmž je umžněn přens nábje (např.

2 .1. Galvancké články Schéma článku - chemcký galvancký článek - př. Danelův článek (s) (aq, knc.) Cu (aq, knc.) Cu(s) slný můstek dafagma - kncentační galvancký článek - př. Ag(s) Ag (aq, a L ) Ag (aq, a P ) Ag(s) Jak vznká elektcký pud v galvanckém článku? Např. Danelův článek ppjíme-l jeh elektdy vnějším kuhem, bude tímt kuhem pcházet pud. V pstu znkvé elektdy pběhne xdace e -, uvlněné elektny pjdu vnějším kuhem a v pstu měděné elektdy se účastní edukční eakce Cu e - Cu. Reakce pbíhající v jedntlvých plčláncích se značují jak plčlánkvé eakce, suhnná samvlná eakce Cu (aq) (s) Cu(s) (aq) představuje eakc článkvu. lektda, na kteé pbíhá xdace, se nazývá anda, elektda, na kteé pbíhá edukce, je katda. V galvanckém článku je katda kladným pólem a anda zápným pólem, v elektlytckém článku je tmu napak.

V pstu znkvé elektdy pběhne xdace e -, uvlněné elektny pjdu vnějším kuhem a v pstu měděné elektdy se účastní edukční eakce Cu e - Cu.

3 Rvnvážné napětí článku (elektmtcké napětí, elektmtcká síla) je napětí článku měřené za bezpudvéh stavu. Pč pávě? V galvanckém článku může eakce pbíhat evezblně, je-l d jeh vnějšíh kuhu zapjen zdj napětí pačné platy, jehž velkst se d napětí článku lší nfntesmálně. Musí však ještě být splněna tzv. látkvá a enegetcká evezblta. Látkvá evezblta - vnější napětí namířené pt napětí článku musí vyvlat chemcku eakc pbíhající pdle téže vnce, ale v pačném směu. negetcká evezblta - př půběhu eakce v jednm směu je třeba ddat stejně velku elektcku pác, jaká se získá př eakc v pačném směu - tat pdmínka bude splněna jen př půchdu zanedbatelnéh pudu. K čemu je dbé, aby článek pacval evezblně? G T,p = W ev * Galvancký článek pdukuje elektcku pác na úk spntánní eakce pbíhající v článku. Pběhne-l eakce v jedntkvém zsahu G = - nf kde n je pčet elektnů vyměněných př elementání článkvé eakc. aménk mnus je důsledek knvence. Rvnvážné napětí článku je knvencí dán jak zdíl ptencálů: ptencál pavé elektdy mnus ptencál levé elektdy = φ P - φ L 4

látkvá a enegetcká evezblta. Látkvá evezblta - vnější napětí namířené pt napětí článku musí vyvlat chemcku eakc pbíhající pdle téže vnce, ale v pačném směu.

4 dvzení fmální článkvé eakce - fmální článkvá eakce = eakce, jejíž smě dáží schéma článku. Napíšeme plčlánkvé eakce bě jak edukce, článkvu eakc dpvídající danému schématu pak získáme dečtením levé plčlánkvé eakce d pavé plčlánkvé eakce. Př. plčlánkvé eakce v Danelvě článku bě zapsané jak edukce Cu e - Cu e - schéma fmální článkvá eakce (1) Cu Cu Cu e - Cu e - () Cu Cu e - Cu Cu e - Napíšeme-l schéma článku tak, že fmální článkvá eakce dpvídá směu spntánníh půběhu, je kladné. Schéma (1): spntánní půběh eakce G < 0 > 0 G = - nf Schéma () : G > 0 < 0 G = - nf 5

5 Nenstva vnce - vztah vyjadřující závslst vnvážnéh napětí článku na jeh slžení. G = nf G = G G = nf RT ln Π a RT nf RT nf ln Π a ν ν ν = ln Π a Nenstva vnce - standadní vnvážné napětí článku má význam vnvážnéh napětí článku, jehž všechny slžky jsu ve svém standadním stavu (výchzí látky pdukty článkvé eakce jsu ve svých standadních stavech). dvzení p knkétní článek Pt(s) (g, p) (aq) (aq) (s) Fmální článkvá eakce e G = µ µ G = µ µ RT ln a RT ln a RT ln p el, µ µ µ µ RT a = ln F F F a p el, µ RT µ µ µ RT a = ln a ln F F el, F F p znkvá elektda vdíkvá elektda 6

článku, jehž všechny slžky jsu ve svém standadním stavu (výchzí látky pdukty článkvé eakce jsu ve svých standadních stavech).

6 K hdntě vnvážnéh napětí článku přspívají bě elektdy, tyt příspěvky všem nelze měřt an vypčítat. Ptencál elektdy (ptencálvý zdíl mez kvem a elektlytem) lze měřt puze vhledem k ptencálu jné elektdy hdnta ptencálu jedné elektdy se zvlí. Za nulvý byl zvlen ptencál standadní vdíkvé elektdy př jakéklv tepltě. Standadní vdíkvá elektda je tvřena Pt plíškem (pkytým platnvu čení) pnřeným d ztku xnvých ntů jedntkvé aktvtě, kteý je pbubláván plynným vdíkem standadním tlaku. lektdvý ptencál dané elektdy je defnván jak vnvážné napětí článku sestavenéh z tét elektdy a standadní vdíkvé elektdy umístěné vlev. Pužívá se p něj stejný symbl jak p vnvážné napětí, tedy. becná vnce p elektdvý ptencál = Nenstva - Petesva vnce x/ed RT a x = x/ed ln, nf aed ndexy x a ed značují xdvanu a edukvanu fmu slžky v dané plčlánkvé eakc. Rvnvážné napětí článku se pak z takt defnvaných elektdvých ptencálů získá snadn jak jejch zdíl = P L 7

Za nulvý byl zvlen ptencál standadní vdíkvé elektdy př jakéklv tepltě.

7 Standadní edukční ptencály někteých kvů Kv Plčlánkvá eakce / V zlat Au e - Au 1,40 stříb Ag e - Ag 0,80 tuť g e - g 0,79 měď Cu e - Cu 0,4 (vdík e - 1/ 0 knvenčně) lv Pb e - Pb -0,16 cín Sn e - Sn -0,141 nkl N e - N -0,0 želez Fe e - Fe -0,440 znek e - -0,76 : : : daslík K e - K -,9 Kvy se zápným standadním edukčním ptencálem vyedukují vdík z ztku bsahujícíh xnné nty, kvy s kladným edukčním ptencálem jsu napak vyedukvány vdíkem z ztku jejch sl. / = / / < 0 fmální samvlná. Cu / Cu = Cu / Cu / > 0 Cu fmální samvlná Cu Lze dále zbecnt čím nžší je hdnta standadníh edukčníh ptencálu, tím slnějším edukčním čndlem je edukvaná fma slžky dané plčlánkvé eakce. 8

vyedukují vdík z ztku bsahujícíh xnné nty, kvy s kladným edukčním ptencálem jsu napak vyedukvány vdíkem z ztku jejch sl. / = / / < 0 fmální samvlná.

Podobné dokumenty

2.2. Klasifikace reverzibilních elektrod

2.2. Klasifikace reverzibilních elektrod .. Klsifikce evezibilních elektd Revezibilní elektd je elektd, n níž se ustvuje vnváh říslušnéh zvtnéh cesu (ř. Cu e Cu) dsttečně ychle. Díky tmu elektd nbude v kátké dbě svéh definvnéh vnvážnéh tenciálu,