Elektrochemie. Pøedmìt elektrochemie: disociace (roztoky elektrolytù, taveniny solí) vodivost jevy na rozhraní s/l (elektrolýza, èlánky)

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Elektrochemie. Pøedmìt elektrochemie: disociace (roztoky elektrolytù, taveniny solí) vodivost jevy na rozhraní s/l (elektrolýza, èlánky)"

Nikola Sedláková
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Elektrochemie 1 Pøedmìt elektrochemie: disociace (roztoky elektrolytù, taveniny solí) vodivost jevy na rozhraní s/l (elektrolýza, èlánky) Vodièe: I. tøídy { vodivost zpùsobena pohybem elektronù uvnitø møí¾ky (kovy, grat, polovodièe) II. tøídy { vodivost zpùsobena pohybem iontù (iontové roztoky, taveniny solí) III. tøídy { vodivost zpùsobena pohybem iontù a volných elektronù (plazma)

tøídy { vodivost zpùsobena pohybem elektronù uvnitø møí¾ky (kovy, grat, polovodièe) II.

2 Elektrolytický a galvanický èlánek 2 Èlánek = soustava slo¾ená ze dvou elektrod a elektrolytu, kterou prochází èi mù¾e procházet elektrický proud elektrolytický èlánek { dodávám energii, abych uskuteènil reakci galvanický èlánek { získávám energii galvanický èlánek rovnová¾ný Elektrody anoda = elektroda, na které dochází k oxidaci (odnímání elektronù) Cu Cu e 2 Cl Cl e katoda = elektroda, na které dochází k redukci (pøíjem elektronù) Cu e Cu Cl e 2 Cl Oxidace a redukce jsou v èlánku oddìleny, pøevod náboje se uskuteèòuje uzavøením obvodu.

Elektrody anoda = elektroda, na které dochází k oxidaci (odnímání elektronù) Cu Cu 2+ + 2 e 2 Cl Cl 2 + 2 e katoda = elektroda, na které

3 Anoda a katoda 3 elektrolytický èlánek galvanický èlánek I I Cl 2 Cl Cu2+ Cu Cu 2+ Cu Pt Cl Cl2 CuCl 2 (aq.) CuCl 2 (aq.) anoda katoda anoda katoda þanionty jdou k anodìÿ

4 Elektrolýza 4 výroba Al, Na, NaOH, Cl 2... galvanické pokovování (Ni, Cr, Ag, Au) elektrootace odstraòování tì¾kých kovù Faradayùv zákon náboj èas q = Iτ = nzf Faradayova konstanta F = en A = C mol 1 Ag + (aq) + e Ag (s) z = 1 CuCl 2 Cu + Cl 2 z = 2 Fe 3+ + e Fe 2+ z = 1 H 2 O (aq) H 2 (g) O 2 (g) z = 2

kovù Faradayùv zákon náboj èas q = Iτ = nzf Faradayova konstanta F = en A =

5 Coulometrie 5 Coulometr na støíbro katoda: Pt elektrolyt: AgNO 3 anoda: Ag Coulometr na mìï katoda: Cu elektrolyt: CuSO 4 + H 2 SO 4 + ethanol anoda: Cu Coulometr na tøaskavý plyn katoda: inertní elektrolyt: okyselená voda anoda: inertní

CuSO 4 + H 2 SO 4 + ethanol anoda: Cu Coulometr na tøaskavý

6 Øada napìtí kovù 6 Voltùv sloup: Ca, Al, Mn, Cr, Zn, Cd, Fe, Pb, Cu, Ag, Au

7 Elektrody, konvence 7 Elektrody (= poloèlánky) mohou být oddìleny pórovitou pøepá¾kou, solným mùstkem, membránou aj. Katoda je vpravo (redukce) Anoda je vlevo (oxidace) záporná elektroda (anoda) kladná elektroda (katoda) kapalinové rozhraní fázové rozhraní. (pórovitá pøepá¾ka) solný mùstek.. polopropustná membrána Pøíklady: Cu(s) CuCl 2 (c = 0,1 mol dm 3 ) Cl 2 (p = 95 kpa) Pt Pt Sn 2+ + Sn 4+ Fe 3+ Fe

Katoda je vpravo (redukce) Anoda je vlevo (oxidace) záporná elektroda (anoda) kladná elektroda

8 Rovnová¾né napìtí èlánku I 8 Star¹í názvy: elektromotorické napìtí, elektromotorická síla Nutno mìøit v bezproudovém stavu (vyvá- ¾ený mùstek, citlivý voltmetr) Nelze mìøit napìtí jedné elektrody nula se denuje pomocí standardní vodíkové elektrody, tj. elektroda s reakcí 2 H + (aq) + 2 e H 2 (g) kde a H + = 1 (ph=0) a a H2 = 1 (p H2 = p st ). Realizace vodíkové elektrody: platinový plí¹ek pokrytý platinovou èerní, sycený vodíkem

pomocí standardní vodíkové elektrody, tj.

9 Rovnová¾né napìtí èlánku II 9 Elektrodový potenciál elektrody X je roven napìtí èlánku H 2 (a = 1) H + (a = 1) X Pozn.: je to v¾dy redukèní potenciál Standardní (redukèní) potenciál elektrody: v¹echny látky úèastnící se reakce mají jednotkové aktivity. Pøíklady: E st Cu 2+ Cu = V, Est Cl 2 2Cl = V (pøi 25 C) Jestli¾e reakce pí¹eme tak, jak probíhají, kdy¾ èlánek dává proud: reakce = (redukce na katodì) + (oxidace na anodì) E = E red katoda + Eox anoda Jestli¾e reakce pí¹eme redukènì: reakce = (redukce na katodì) (redukce na anodì) E = E red katoda Ered anoda

Pøíklady: E st Cu 2+ Cu = 0.337 V, Est Cl 2 2Cl = 1.

10 Termodynamika vratného èlánku 10 r G m = W el = qe = zf E [p, T ] Nernstova rovnice kde r G st m = zf Est, E = E st RT zf ln i a ν i i E st = E,red katoda + E,ox anoda = E,red katoda E,red anoda

11 Potenciometrie Elektrody: kovové (Ag + Ag) amalgámové (Na + Na(Hg)) plynové (vodíková { ph, chlorová) redox (Fe 3+ Fe 2+ ) sklenìná (ph) 2. druhu (kalomelová { referenèní) Pou¾ití mìøení ph mìøení koncentrace jiných iontù potenciometrické titrace stanovení rovnová¾ných konstant, napø. K s, K dis polarograe

druhu (kalomelová { referenèní) Pou¾ití mìøení ph mìøení koncentrace jiných

12 Primární èlánky 12 látky se spotøebují Leclanchéùv (suchý) èlánek: Zn (NH 4 Cl + ZnCl 2 ) MnO 2 C Zn + 2 MnO H 2 O + ZnCl 2 2 MnOOH + 2 ZnOHCl Alkalický èlánek: Zn (prášek) KOH (gel) MnO 2 Zn + 2 OH ZnO + H 2 O + 2 e 2 MnO 2 + H 2 O + 2e Mn 2 O OH

ZnCl 2 2 MnOOH + 2 ZnOHCl Alkalický èlánek: Zn (prášek) KOH

13 Èlánky sekundární (akumulátory) 13 Olovìný akumulátor: Pb PbSO 4 (s) H 2 SO 4 (20{30 hm. %) PbO 2 (s) Pb Pb + PbO H 2 SO 4 vybíjení nabíjení 2 PbSO H 2 O Pb + SO 2 4 PbSO 4 (s) + 2 e PbO 2 + SO H + + 2e PbSO 4 (s) + 2 H 2 O Oceloniklový (Edisonùv) akumulátor, podobnì NiCd: Fe KOH (20%) Ni(OH) 3 Ni Fe + 2 Ni(OH) 3 vybíjení nabíjení Fe(OH) Ni(OH) 2

4 (s) + 2 e PbO 2 + SO 2 4 + 4 H + + 2e PbSO 4 (s) + 2 H 2 O Oceloniklový (Edisonùv)

14 Palivové èlánky 14 napø. kyslík+vodík èlánek na isopropanol

Podobné dokumenty

I. tøídy { vodivost zpùsobena pohybem elektronù uvnitø møí¾ky (kovy, grat, polovodièe)

Elektrochemie 1/26 Pøedmìt elektrochemie: disociace (roztoky elektrolytù, taveniny solí) vodivost jevy na rozhraní s/l (elektrolýza, èlánky) Vodièe: I. tøídy { vodivost zpùsobena pohybem elektronù uvnitø