+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Электрод это в химии


Электроды* - это... Что такое Электроды*?

— Электродами называют части проводников гальванической цепи, погруженные в вещества (см. Электролит), подвергаемые действию гальванического тока. Э. устраивают чаще всего из твердых, проводящих ток веществ, т. е. из металла или угля. Жидкие Э. встречаются нередко в лабораторной и заводской практике, примером чему могут служить ртутные Э., а также Э. из других расплавленных металлов. Термин электрод предложен Фарадеем, чтобы им заменить для частных случаев более общий термин "полюсы". Отсюда следует, что электрод может быть характера положительного полюса; такой электрод Фарадей назвал анодом, а электрод характера отрицательного полюса получил название катода. В зависимости от тех химических превращений, которые совершаются при прохождении тока на границе электрод | электролит, Э. бывают обратимые и необратимые. Границу эту принято графически обозначать выше поставленной вертикальной чертой, как и вообще границу двух веществ, на которой могут развиваться электровозбудительные силы. Обратимым электродом называют такой, у которого в месте соприкосновения электрода с электролитом при перемене направления тока совершается химическое прекращение, как раз обратное тому, что совершалось при первоначальном направлении тока. Э., не удовлетворяющие этому требованию, носят название необратимых. Пример обратимого электрода: тяжелый металл (медь цинк, кадмий и др.), погруженный в раствор соли того же металла. При прохождении тока от меди к медному купоросу — растворяется медь, при обратном направлении тока медь осаждается. Кроме качественных требований, обратимый электрод часто должен удовлетворять количественным требованиям. Такой случай наблюдается для газо-платиновых электродов, т. е. для платины, погруженной частью в раствор электролита, частью же в атмосферу газа, выделяющегося при электролизе, хотя бы, например, в атмосферу водорода. Если сила обратного тока будет такова, что у водород-платинового анода будет происходить только растворение водорода, но не будет выделения кислорода, такой электрод обратим для водород-платинового катода. Обратимые металлические или газо-металлические электроды носят название электродов первого рода. Э. первого рода обратимы для катионов Сu", Zn", Cd", H' и т. д. (см. Электролитическая диссоциация), а газо-металлические — для О", Сl' и др. Э. второго рода являются обратимыми для анионов Сl', Вr', J' и др. На существование обратимости в этих электродах было впервые указано Нернстом, он же дал и теорию этих электродов. Они представляют металлы, покрытые слоем нерастворимых солей этих металлов, погруженные в раствор соли с тем же анионом, как и у нерастворимой соли. Примером может служить ртутный электрод, покрытый слоем каломели (Hg 2Cl2), или серебряный электрод, покрытый слоем хлористого серебра (AgCl), погруженные в раствор хлористого калия. При прохождении тока в одном направлении, когда электрод является анодом, выделяющийся ион хлора, соединяясь с металлом электрода, образует нерастворимую соль, т. е. как бы хлор "осаждается током на электроде"; когда же электрод становится катодом, хлор нерастворимой соли переходит в раствор. Эта качественная сторона явлений не дает, конечно, полной картины происходящих процессов и говорит о том, что в таком электроде хлор является как бы металлом, отличающимся только знаком электричества его иона, что важно только для общей характеристики явления. Теория же явления, дающая точное представление, основана на химическом взаимодействии веществ у электрода (см. Ostwald, "Lehrbuch der Allg. Chemie", 878 стр.). Еще сложнее теория обратимых электродов 3-го рода. Эти Э. предложены Лютером, как обратимые для металлов, выделяющих водород из воды и, следовательно, не могущих служить в металлическом состоянии электродами. Остановимся на одном примере обратимого Э. для кальция (Са). Свинцовая пластинка, покрытая слоем смеси солей сернокислого свинца и сернокислого кальция, погруженная в раствор, содержащий хлористый кальций и насыщенный сернокислым свинцом и сернокислым кальцием, представляет, по Лютеру, обратимый Э. для кальция.

Форма и величина электродов бывает самая разнообразная, в зависимости от тех требований, которым они должны удовлетворять (см. фиг. электродов в статье Электрохимический анализ). Существенной для электрода является та его поверхность, через которую ток попадает в электролит.

Если ток электричества (J — сила тока) равномерно распределен по всей поверхности электрода (S), тогда величина J/S носит название плотности тока для данного электрода. Для электрохимических целей часто необходимо хотя бы приблизительное знание этой величины; поэтому вычисляют эту величину делением J на S даже и в таких случаях, когда ток только приблизительно равномерно распределен по электроду. За единицу поверхности электрода принимают 100 квадратных сантиметров и обозначают N.D. 100, для измерения же J — обычную величину, т. е. силу тока, равную одному амперу. Так что N.D. 100 = 1,5 А обозначает, что через поверхность электрода в 100 квадратных сантиметров проходит ток силой в 1,5 ампера. Из специальных электродов должно упомянуть о каломельном обратимом электроде второго рода, получившем большое распространением, благодаря постоянству и простой конструкции.

В сосуд (см. фиг.) с впаянной снизу платиновой проволокой, на дне которого находится ртуть, покрытая слоем каломели, наливается нормальный раствор хлористого калия, т. е. 74,6 г в литре раствора, или 0,1 нормальный. Электровозбудительная сила на границе этого электрода и электролита, по Оствальду, в первом случае равна 0,56 вольт, во втором 0,616 вольт. Электрод этот носит название "постоянный каломельный электрод" и применяется в электрохимии (см. статью Электрохимия).

Вл. Кистяковский.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907.

Химия

Виды химических Электродов и их назначение

 

Садкова Анастасия Игоревна

студентка, Череповецкого химико-технологического колледжа,

Россия, г.Череповец

 

 

Электроды различают по назначению и принципу действия.

В зависимости от назначения бывают электроды - вспомогательные и измерительные, по принципу действия – металлические (электронно-обменные), ионоселективные (мембранные) .

 Электроды подразделяющиеся  по назначению:
       1. Индикаторный электрод- это электрод (измерительный) потенциал которого зависит от активности им концентрации определяющих ионов.

Индикаторные электроды подразделяются на хингидронный и стеклянный.

 Хингидронный электрод, представляет собой платиновую проволоку, опущенную в сосуд с исследуемым раствором, в который предварительно помещают избыточное количество хингидрона– соединения хинона и гидрохинона, способных к взаимопревращению в равновесном окислительно-восстановительном процессе, в котором участвуют ионы водорода.

Стеклянный электрод, являющийся наиболее используемым индикаторным электродом, относится к ионоселективным или мембранным электродам. В основе работы таких электродов лежат ионообменные реакции, протекающие на границах мембран с растворами электролитов.

Стеклянные электроды чувствительны к ионам водорода и его мембрана изготавливается из специального сорта стекла.

При погружении электрода в раствор сначала ионы щелочных металлов из стекла обмениваются ионами водорода и из раствора металлами:

                                                (1)

 

где:  - ионы металла в стекле;

- ионы водорода в растворе;

- ионы металла в растворе;

 - ионы водорода в стекле.     

                                     

Затем на внутренней  и внешней поверхности мембраны устанавливается равновесие:

                                                     (2)

 

Хингидронный и стеклянный электрод представлены на Рисунке-1.

                   

Рисунок-1. Хингидронный и стеклянный электрод

 

2. Электрод сравнения – (хлорсеребряный ) электрод, потенциал которого постоянен и не зависит от концентрации ионов в растворе.

Потенциал между  серебряной проволокой  и внутренним раствором определяется уравнением Нернста и соответствует произведению растворимости при условии, что  коэффициент активности близок к 1.

Устройство  хлорсеребряного электрода представлено на Рисунке-2.

 

                        

Рисунок-2. Устройство хлорсеребряного электрода.

1-    корпус: 2- нить асбестовая; 3- контактный полуэлемент; 4- насыщенный раствор ; 5-электролитический ключ.

 

По принципу действия  электроды подразделяются на:

Металлические. При опускании металлической пластинки в воду на её поверхности возникает отрицательный электрический заряд. Механизм его появления состоит в следующем. В узлах кристаллической решетки металлов находятся положительно заряженные ионы, между которыми двигаются свободные электроны. В водной среде катионы, расположенные на поверхности кристаллической решетки, гидратируются полярными молекулами воды и переходят в жидкую фазу, заряжая её положительно. Металл, в котором появился избыток электронов приобретает отрицательный заряд. Отрицательный заряд металлической пластинки препятствует переходу ионов металла в раствор и вызывает обратный процесс – переход его катионов из раствора на металл. При равенстве скоростей этих противоположно направленных процессов в системе устанавливается динамическое равновесие, в ходе которого пластинка и прилегающий к ней водный слой приобретают постоянный электрический заряд, одинаковый по величине, но противоположный по знаку.

Величина этого заряда в данном случае будет зависеть от природы металла и от температуры. Двойной электрический слой, возникающий на границе раздела между металлом и жидкостью имеет не плоское, а диффузионное строение. Электростатическому притяжению катионов со стороны пластинки противодействуют силы взаимного отталкивания между ионами  металла их тепловое движение. По мере удаления от поверхности металла, концентрация его катионов в водном слое убывает. Если металлическую пластинку опустить не в воду, а в раствор соли этого металла, то величина заряда, возникающего на пластинке при установлении равновесия, будет определяться ещё и концентрацией ионов металла в исходном растворе.

Металлические электроды подразделяются на электроды первого и второго рода:

·        Электроды первого рода– это электроды, состоящие из металлической пластинки, опущенной в раствор собственной соли. Величина электродного потенциала для них зависит только от активности катионов соли.

·        Электроды второго родасостоят из малоактивного металла, покрытого слоем труднорастворимой собственной соли и погруженного в раствор какой-либо легкорастворимой соли, содержащей те же анионы, что и у нерастворимой соли. Потенциал такого электрода зависит как от активности ионов металла в растворе, так и от активности общего для двух солей аниона.

Ионоселективные электроды. В потенциометрических методах анализа часто применяют ионоселективные электроды (ИСЭ). Использование ионоселективных электродов расширяет область применения потенциометрии. Ионоселективными (мембранными, ионообменными) электродами называют электроды, на межфазных границах которых протекают ионообменные процессы. Работа ионообменных электродов определяется равновесным обменом ионов между мембраной и раствором, разностью потенциалов, возникающей на границе раздела фаз, а не электрохимической реакцией с переносом электронов. Важнейшей составной частью ионообменных электродов является полупроницаемая мембрана, которая представляет собой тонкую пленку, отделяющую внутреннюю часть электрода  от анализируемого раствора. Мембрана называется полупроницаемой, потому что обеспечивает прохождение через неё ионов одного знака (катионов или анионов), и, преимущественно, ионов одного сорта в присутствии других ионов с тем же знаком заряда. Это обеспечивает достаточно высокую селективность мембраны.

Ионоселективные электроды подразделяются на:

Электроды с твердой мембраной. Электроды содержат мембрану из малорастворимого кристаллического вещества с ионным характером проводимости. Перенос заряда происходит за счет дефектов кристаллической решетки (ионных вакансий, «дырок»). Селективность твердых кристаллических мембранных электродов обусловлена вакансионным механизмом переноса заряда. Вакансии заполняются только определенными подвижными ионами в соответствии с их характеристиками (форма, размер, распределение заряда вакансии).

Жидкостные мембранные электроды. Жидкая мембрана - это слой жидкого органического вещества, которое не должно растворяться в исследуемом растворе. Устойчивость мембраны повышается, если органическая жидкость обладает ещё и высокой вязкостью.Общее свойство всех этих органических веществ - способность селективно связывать некоторые ионы небольшого размера. При этом образуются нейтральные ионогенные группы с ионами противоположного знака заряда (в жидком ионообменнике) или заряженные комплексы с нейтральными группами органической природы. Селективность электрода зависит от избирательности этого ионного процесса. К электродам с жидкими мембранами относятся электроды на основе жидких катионитов и жидких анионитов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Ионоселективные электроды. Н. В. Шведене

 

         2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрод

 

          3. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5297.html

 

           


 

Скачано с www.znanio.ru

Анод, катод, положительный и отрицательный: основы химии батарей

04 мая 2020г.

В последнее время были совершены важные открытия в области аккумуляторных батарей (иногда называемых вторичными элементами), и большую часть этой работы можно отнести к разработке электромобилей. Эта работа помогла получить Нобелевскую химическую премию 2019 года за разработку литий-ионных аккумуляторов. Следовательно, термины «анод», «катод», «положительный» и «отрицательный» приобрели все большую важность.

В статьях о новых батарейных электродах и станциях циклирования батарей часто используются названия анод и катод без указания того, разряжается ли батарея или заряжается. Термины анод, катод, положительный и отрицательный не являются синонимами, их иногда можно спутать, что может привести к ошибкам.

Цель этой статьи - прояснить и четко определить эти разные термины.

Реакции окисления и восстановления

Реакция окисления является электрохимической реакцией, которая производит электроны. Электрохимическая реакция, которая происходит на отрицательном элементе цинкового электрода никель-цинковой батареи во время разряда:
 

Zn + 4OH- → Zn (OH) 2-4 + 2e-
 

реакция окисления. Окисление - это потеря электронов.

Реакция восстановления - это электрохимическая реакция, которая потребляет электроны. Электрохимическая реакция, происходящая на положительной стороне литий-ионного аккумулятора во время разряда:
 

LixCoO2 + XLI++ Xe- → LiCoO2
 

является реакцией восстановления. Сокращение - это выигрыш электронов.

Анод, катод

  • Анод - это электрод, в котором происходит реакция окисления. Потенциал анода, через который протекает ток, выше его равновесного потенциала: Ea (I)> EI = 0 (рис. 1).
  • Катод - это электрод, в котором происходит реакция восстановления. Потенциал катода, через который протекает ток, ниже его равновесного потенциала: Ec (I) < EI = 0 (рис. 1).

Рис.1: (EI≠0−EI=0) I > 0

Положительные и отрицательные электроды

Два электрода батареи или аккумулятора имеют разные потенциалы. Электрод с более высоким потенциалом упоминается как положительный, электрод с более низким потенциалом упоминается как отрицательный. Электродвижущая сила, эдс в V батареи - это разность потенциалов положительного и отрицательного электродов, когда батарея не работает.

Исследуя батарею

Разряд батареи

Во время разряда напряжение элемента U, разность между положительным и отрицательным, уменьшается (рис. 2, 3).

  • Потенциал положительного электрода E+I≠0 становится меньше его значения в состоянии покоя E+I = 0 : E+I≠0  → положительный электрод является катодом.
  • Потенциал отрицательного электрода E-I≠0 становится больше его значения в состоянии покоя E-I=0 : E-I>0 > E-I=0 → отрицательный электрод является анодом.

Рис. 2: Разряд и заряд батареи: слева - потенциальное изменение положительного и отрицательного электродов; справа - изменение напряжения батареи

Зарядка аккумулятора

Во время зарядки напряжение элемента U, разность между положительным и отрицательным, увеличивается (рис. 2, 3).

  • Потенциал положительного электрода E+I≠0 становится больше его значения в состоянии покоя E+I=0 : E+I>0 > E+I=0 → положительный электрод является анодом.
  • Потенциал отрицательного электрода E-I≠0 становится меньше его значения в состоянии покоя E-I=0 : E-I<0  < E-I=0 → отрицательный электрод является катодом.

Рис. 3: Разрядка / зарядка вторичной батареи, представленной в виде электрохимической ячейки, с электронами и направлением тока.

Вывод

При обычном использовании перезаряжаемой батареи потенциал положительного электрода как при разряде, так и при перезарядке остается больше, чем потенциал отрицательного электрода. С другой стороны, роль каждого электрода переключается во время цикла разрядки / зарядки.

  • Во время разряда положительным является катод, отрицательным является анод.
  • Во время заряда положительным является анод, отрицательным является катод. 

Тексты, описывающие аккумуляторные аноды или катоды, безусловно, косвенно рассматривают случай разряда, что является неполным предсталением о процессах, происходящих внутри вторичного элемента.

Поделиться в соцсетях:

Электрохимия. Правила записи ЭДС и электродных потенциалов электрохимических систем.

 

 

Электрохимия .

 

Правила записи ЭДС и электродных потенциалов электрохимических систем.

           

            В соответствии c международным соглашением о знаках электродвижущих сил и электродных потенциалов любую электрохимическую систему записывают так: сначала записывается символ металла электрода, затем раствор, который находится с ним в контакте, далее раствор, который находится в контакте с другим электродом, а затем символ металла второго электрода. Символ металла электрода отделяют от символа раствора одной вертикальной чертой, а название растворов отделяют двумя вертикальными чертами, если полностью устранен диффузионный потенциал между ними, или одной пунктирной чертой, если диффузионный потенциал не устранен. В обозначении электрохимической системы слева записывают отрицательный электрод, справа -–положительный электрод.

            Например, медно-цинковый элемент:

(-) Zn| ZnSO4||CuSO4| Cu (+)  в отсутствии диффузионного потенциала и

(-) Zn| ZnSO4¦CuSO4| Cu (+) если диффузный потенциал не устранен.

            Величина ЭДС элемента положительна. Поэтому при вычислении ЭДС из величины потенциала первого электрода вычитают величину левого электрода.

            Е = eправ - eлев                          (16.1)

Если известна концентрация раствора, то она указывается:

            Ag| AgNO3||AgNO3|Ag

                         C1

Если электрод или раствор содержат несколько разных веществ, то их записывают, отделяя одно вещество от другого запятыми.

            Так, водородный (платиново-водородный), соединенный с полуэлементом (электродом), представляющим собой медную пластинку, погруженную в раствор серной кислоты сульфата меди, записывают так:

(-)H2,Pt | H2SO4 ¦ CuSO4, H2SO4| Cu (+)

Можно не указывать все соединения, находящиеся в растворе, а только ионы, которые определяют величину потенциала электрода (потенциал-определяющие ионы). Так медно-цинковый элемент можно обозначить:

(-) Zn| Zn2+ || Cu2+| Cu (+)

            Величина электродного потенциала в соответствии с международным соглашением определяется как ЭДС электрохимической системы, в которой справа расположен данный электрод, а слева стандартный водородный электрод, потенциал которого условно принят равным нулю.

            Диффузионный потенциал при этом считается устранимым

            Отделение электрода (полуэлемента) записывают так, чтобы вещества (ионы), которые находятся в растворе, были помещены слева:

            Zn2+/ Zn; Cl-/Cl2,Pt; Cl-/AgCl, Ag

Электродные реакции записывают так, чтобы окисленные компоненты были слева,. Например:

             Zn2+ + 2e-® Zn; ½ Cl2 + e-® Cl-; Fe3+ +e-® Fe2+

 

 

            16.2. Типы электродов.

           

            Электроды (полуэлементы) в зависимости от типа электродных реакций подразделяют на электроды первого и второго рода и окислительно-восстановительные электроды (редокс-электроды).

            Электроды первого рода представляют собой металлические или газовые электроды, которые находятся в равновесии с соответствующими ионами в растворе. Например, цинковый электрод (цинк, погруженный в сульфат цинка), медный электрод      9медь в сульфате меди). Потенциал этих электродов зависят лишь от активности (концентрации) в растворе ионов цинка или меди.

            К электродам первого рода относятся также газовые электроды, которые состоят из металлического проводника, контактирующего одновременно с газом, который пропускают через растворы и, с раствором, содержащим ионы этого газа (или ионы, образующиеся при взаимодействии газа с молекулами растворителя.) Металлический электрод должен быть химически инертным относительно раствора и всех остальных составляющих электрохимической системы, чтобы исключить побочные электродные процессы.

            Очень часто таким металлом является платина. К газовым электродам относится кислородный, хлорный, водородный электроды. На кислородном электроде протекает реакция   О2 + 2Н2О + 4е- «4ОН-

Потенциал кислородного электрода равен:

                                           2,303RT         Po2

            eОН-2 = eоОН-2 + ¾¾¾¾ lg¾¾¾                 (16.2)

                                                 4F             a4OH-

На хлорном электроде происходит реакция:

                        2Cl- + Cl2« 2e-

Потенциал хлорного электрода равен:

                                           2,303RT         PCl2

            eCl-/Cl2 = eоCl-/Cl2 + ¾¾¾¾ lg¾¾¾                    (16.3)

                                                 2F             a2Cl-

Наиболее широкое применение находит водородный электрод. В полуэлементе 1 помещается раствор кислоты, в который погружается платиновый электрод. Хорошо очищенный водород непрерывно подводится и протекает через раствор, контактируя с платиной. На электроде происходит реакция:

            2Н+ +2е-« Н2

Потенциал водородного электрода:

                                          2,303RT        

            eН+2 = eоН+2 + ¾¾¾¾ lg (аН+/Рн2)                 (16.4)

                                                 2F            

Стандартный водородный электрод, представляет собой платиновый проводник, насыщенный водородом при давлении рН2 = 0,1 МПа, погруженный в раствор с активностью ионов водорода ан+ = 1. Как уже сказано, член eоН+2 Условно принят за нуль отсчета. Поэтому

                             2,303RT        

            eН+2 =   ¾¾¾¾ lg аН+                (16.5)

                                   F            

Относительно потенциала водородного электрода измерены стандартные потенциалы (25оС) для большого количества электродных реакций, что дает возможность решать различные электрохимические задачи. При размещении стандартных электродных потенциалов для различных металлов так, чтобы их величины возрастали, то получится ряд напряжений, известный из общего курса химии. Некоторые несоответствия между химическими свойствами металлов и величинами их стандартных электродных потенциалов связано с тем, что последние зависят не только от активности металлов, но и от прочности сольватационной оболочки потенциал-определяющих ионов. Так,..ионы лития из-за их малого размера прочно связаны с полярными молекулами воды. Поэтому переход ионов лития из раствора в металл затруднен и его стандартный электродный потенциал отрицательнее потенциалов более активных металлов натрия и калия.

            Электроды второго рода – это металлические электроды, на которые нанесен слой их труднорастворимых соединений, (соли, оксиды или гидроксиды погруженные в электролит, который содерит такой же анион, как и труднорастворимые соединения.

            Эти электроды обратимы по отношению к указанным анионам, т.е. находятся с ними в термодинамическом равновесии. Схематично такой электрод можно записать: АZ-/MA,M.

На электроде происходит реакция:

            МА +Ze-« M +Az-

Потенциал такого электрода равен:

                                   RT                    RT          aM×аАz-

            eAZ-/MA,M =  ¾¾¾¾ lnK - ¾¾¾  ln¾¾¾      (16.6)

                                   ZF                       ZF            aMA

После преобразования получим:

                                   RT                    aMА            RT

            eAZ-/MA,M =  ¾¾¾¾ lnK  ¾¾¾ -  ¾¾¾ln аАz-                  (16.7)

                                   ZF                     aM           ZF

Концентрация (активность) металла М и твердой фазы МА равны единице. Поэтому при

Т = const первый член первой части – величина постоянная, которую обозначим через

 eоAZ-/MA,M (стандартный электродный потенциал).

Откуда:                                        RT

            eAZ-/MA,M = eoAZ-/MA,M - ¾¾¾ln аАz-       

                                                      ZF

Следует, что величина потенциала электрода второго рода зависит только от концентрации анионов труднорастворимого соединения в растворе.

            Величины потенциалов электродов второго рода сохраняются постоянными, хорошо воспроизводимыми, и поэтому эти электроды используют в качестве стандартных электродов сравнения при измерении электродных потенциалов. Наиболее широко известные электроды второго рода – каломельный, хлор-серебряный и ртутно-сульфатный.

            Схематично каломельный электрод можно записать так:     Cl- | Hg2Cl2,Hg,где Hg2Cl2 – каломель. На электроде происходит реакция

Hg2Cl2 + 2е-« 2Hg + 2Cl-

Потенциал электрода определяется только концентрацией ионов хлора. В практике используют каломельные электроды с насыщенным, нормальным и децинормальным растворами хлорида калия. Величины потенциалов этих электродов по водородной шкале:

eCl-/H2Cl2, Hg  = 0,2438 – 6,5 ×10-4(t-25)          (16.9)

Насыщенный раствор хлорида калия

eCl-/H2Cl2, Hg  = 0,2828 – 2,4 ×10-4(t-25)          (16.10)

Нормальный (1Н) раствор KCl.

eCl-/H2Cl2, Hg  = 0,3365 – 6,0 ×10-4(t-25)          (16.11)

Наиболее широкое распространение получил насыщенный каломельный раствор электрод: он легко готовится, в нем автоматически поддерживается постоянная концентрация хлорида калия. Преимущество децинормального электрода существенная меньшая зависимость потенциала от температуры.

            Хлор-серебряный электрод представляет собой систему Cl-/AgCl,Ag. Его потенциал равен:

eCl-/AgCl,Ag = eоCl-/AgCl,Ag – 0,0001983Тlg aCl-         (16.12)

При 20оС eCl-/AgCl,Ag = 0,2256 – 0,05816 lg aCl-      (16.13)

Ртутно-сульфатный электрод – это система SO42-/HgSO4, Hg. При 20оС его потенциал равен:

e SO42-/HgSO4, Hg. = 0,61930 – 0,02808 lg aSO42- (16.14)

В принципе все электроды представляют собой окислительно-восстановительную систему. Однако принято называть окислительно-восстановительными электродами электроды, на которых происходят окислительно-восстановительные реакции, не сопровождающиеся фазовыми переходами. Металл в редокс-электроде не принимает участия в электродной реакции, а выполняет лишь функцию переносчика электронов (также, как в газовых электродах).

            Различают простые редокс-электроды, на которых происходит реакция, приводящая только к изменению заряда ионов:

            Sn4+ + 2e-« Sn2+

MnO4- + e-«MnO42-

Величины электродных потенциалов этих электродов определяются отношением активности окисленной формы ионов к восстановленной:

                                                                            a Sn4+

eSn4+/Sn2+ = eоSn4+/Sn2+ + ½ 0,0001983Тlg ¾¾          (16.15)

     aSn2+

 

или                                                                              a МnO 4-

eМnO4-/МnO42- = eоМnO4-/МnO42- +0,0001983Тlg  ¾¾          (16.16)

  a МnO 42-

гдеeоSn4+/Sn2+ и МnO4-/МnO42- стандартные окислительно-восстановительные потенциалы

            В реакциях на сложных редокс-электродах обычно принимают участие ионы водорода, ионы ОН- или молекулы воды;

            MnO4- +8H3O+ +5 e-«Mn2+ O+ 12H2O

            SO42- +H2O + 2e-« SO42- +2OH-

 

 

 

 

 

 

 

сборник. — 2000 — Электронная библиотека «История Росатома»

Закладок нет.

 

 

Обложка123456789101112 пустая1314 пустая15161718192021222324252627282930313233343536373839404142 пустая4344 пустая45464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178 пустая17918018118218318418518618718818919019119219319419519619719819920020120220320420520620720820921021121221321421521621721821922022122222322422522622722822923023123223323423523623723823924024124224324424524624724824925025125225325425525625725825926026126226326426526626726826927027127227327427527627727827928028128228328428528628728828929029129229329432 вкл. 132 вкл. 232 вкл. 332 вкл. 432 вкл. 532 вкл. 632 вкл. 732 вкл. 832 вкл. 932 вкл. 1032 вкл. 1132 вкл. 1232 вкл. 1332 вкл. 1432 вкл. 1532 вкл. 16Обложка – 12 – 34 – 56 – 78 – 910 – 1112 пустая – 1314 пустая – 1516 – 1718 – 1920 – 2122 – 2324 – 2526 – 2728 – 2930 – 3132 – 3334 – 3536 – 3738 – 3940 – 4142 пустая – 4344 пустая – 4546 – 4748 – 4950 – 5152 – 5354 – 5556 – 5758 – 5960 – 6162 – 6364 – 6566 – 6768 – 6970 – 7172 – 7374 – 7576 – 7778 – 7980 – 8182 – 8384 – 8586 – 8788 – 8990 – 9192 – 9394 – 9596 – 9798 – 99100 – 101102 – 103104 – 105106 – 107108 – 109110 – 111112 – 113114 – 115116 – 117118 – 119120 – 121122 – 123124 – 125126 – 127128 – 129130 – 131132 – 133134 – 135136 – 137138 – 139140 – 141142 – 143144 – 145146 – 147148 – 149150 – 151152 – 153154 – 155156 – 157158 – 159160 – 161162 – 163164 – 165166 – 167168 – 169170 – 171172 – 173174 – 175176 – 177178 пустая – 179180 – 181182 – 183184 – 185186 – 187188 – 189190 – 191192 – 193194 – 195196 – 197198 – 199200 – 201202 – 203204 – 205206 – 207208 – 209210 – 211212 – 213214 – 215216 – 217218 – 219220 – 221222 – 223224 – 225226 – 227228 – 229230 – 231232 – 233234 – 235236 – 237238 – 239240 – 241242 – 243244 – 245246 – 247248 – 249250 – 251252 – 253254 – 255256 – 257258 – 259260 – 261262 – 263264 – 265266 – 267268 – 269270 – 271272 – 273274 – 275276 – 277278 – 279280 – 281282 – 283284 – 285286 – 287288 – 289290 – 291292 – 293294 – 32 вкл. 132 вкл. 2 – 32 вкл. 332 вкл. 4 – 32 вкл. 532 вкл. 6 – 32 вкл. 732 вкл. 8 – 32 вкл. 932 вкл. 10 – 32 вкл. 1132 вкл. 12 – 32 вкл. 1332 вкл. 14 – 32 вкл. 1532 вкл. 16

 

 

Электрохимия. Основные определения

Электрохимия — это раздел химии, изучающий электрические свойства химических веществ и электрические эффекты химических реакций. Электрохимия в основном связана с химическими процессами, сопровождающими протекание тока через электролит (т. е. сплав или раствор диссоциирующего соединения), процессами переноса в электролитах, различиями электрических потенциалов на границах раздела фаз, электрохимическими элементами или кинетикой электродных процессов. .

Основные понятия электрохимии включают:

Ячейка представляет собой электрохимическую систему, в которой химическая энергия преобразуется в электричество. Ячейка состоит из двух разных полуячеек, которые при соединении металлическим проводником вызывают поток электронов.

Полуэлемент представляет собой металлический проводник, погруженный в раствор электролита или другую среду, позволяющую заряду проходить через интерфейс полуэлемента. Полуэлемент представляет собой как минимум двухфазную систему.Металлической фазой полуэлемента является электрод .

Анод - отрицательный электрод, на котором происходит процесс окисления, т.е. донорство электронов.

Катод - положительный электрод, на котором происходит процесс восстановления, т.е. получение электронов.

электролитический ключ представляет собой своего рода полупроницаемую перегородку или сосуд (стеклянную трубку), заполненный электролитом, который соединяет два полуэлемента в гальванический элемент.Электролитический ключ обеспечивает поток электронов между полуэлементами, предотвращая смешивание электролитов полуэлементов.

Потенциал полуэлемента - электродвижущая сила, разность электрических потенциалов между металлом и раствором электролита в полуэлементе. Потенциал зависит от типа металла, электролита, концентрации электролита и температуры.

Потенциал ячейки - это электродвижущая сила, разность потенциалов двух полуячеек/электродов, составляющих ячейку.

Клетки обратимые – это клетки, в которых химические реакции обратимы. Благодаря этому можно регенерировать ячейку, пропуская через нее постоянный ток.

Необратимые клетки — это клетки, в которых реакции необратимы.

СЭМ сила электродвижущая сила , представляющая собой разность потенциалов электродов в открытой (неработающей) ячейке.

.

Электроды с углеродными наночастицами

Электроды, покрытые углеродными наночастицами, нанесенными на силикатные частицы, были сконструированы в Институте физической химии Польской академии наук. Они состоят из чередующихся слоев силикатных частиц и углеродных наночастиц. Полисиликатные частицы имеют размер от 100 до 300 нанометров (миллиардных долей метра). Будучи непроводящими, они играют лишь роль каркаса, расширяющего поверхность электрода. Полисиликаты плотно покрыты углеродными наночастицами (размерами от 8 до 18 нм), которые и образуют собственно электропроводящую рабочую поверхность.

Производство электродов с новыми покрытиями обходится дешевле. Электроды поочередно погружают на несколько секунд в соответствующим образом приготовленные суспензии, один раз с силикатными частицами и один раз с углеродными наночастицами. • Углеродные наночастицы имеют отрицательно заряженные функциональные группы и положительно заряженные полисиликаты. Электростатические взаимодействия между ними достаточно сильны. Мы проверили, что, многократно повторяя погружения, можно построить «сэндвич» на поверхности электрода. даже из 24 слоев», — описывает аспирантка Анна Челебаньска из IPC PAS.

Электроды успешно использовались для проверки концентрации дофамина в растворах в присутствии мочевой и аскорбиновой кислот и парацетамола, веществ, мешающих анализу. Разработанный метод определения дофамина открывает путь к дешевым и быстрым медицинским тестам. С их помощью врачи в своих кабинетах могли с большой долей вероятности определить, страдает ли пациент популярными заболеваниями нервной системы, такими как, например, болезнь Паркинсона. Задача сложная, поскольку концентрация дофамина в жидкостях организма даже у здоровых людей очень низкая.Для проверки концентрации дофамина новым методом электроды с углеродными наночастицами погружают в соответствующим образом приготовленный раствор с образцом, а затем прикладывают электрический потенциал. Дофамин электрохимически активен и может быть окислен при выборе соответствующего значения потенциала. К сожалению, его сигнал обычно скрыт сигналами от аскорбиновой и мочевой кислот.

Однако благодаря углеродным наночастицам на поверхности электродов изменяются потенциалы окисления обеих кислот.В результате пики на графике расходятся, и сигнал дофамина становится видимым.

- Результаты проведенных испытаний оказались очень хорошими. Наш метод является одним из самых чувствительных методов обнаружения дофамина. Он может обнаружить его при концентрациях 10–7 моль на литр в присутствии мешающих веществ при концентрации 10–3 моль на литр», — говорит Целебаньска. << Я заменил дефисы на тире рядом с родинками, разве речь не идет о числовых диапазонах и должен остаться предыдущий дефис? >>

На рынке доступны относительно дешевые ручные приборы для обнаружения химических веществ.Если бы они были снабжены новыми электродами и разбросаны по кабинетам врача, то пациент мог бы узнать о своем заболевании еще до окончания визита.Метод имеет естественный порог обнаружения, благодаря которому мы можем определить, что в организме недостаточно дофамина. тело. Насколько мало? Мы пока не можем этого сказать. Однако мы надеемся на дальнейшее повышение чувствительности метода, — говорит проф. доктор хаб. Марчин Опалло из IPC PAS.

Фото: Микроскопическая фотография поверхности электрода с 24 слоями

полисиликатных частиц
 с покрытием из углеродных наночастиц.Источник: МПК PAS 
. .

Электрохимия | БиологПомощь

Одним из потенциометрических методов является потенциометрическое титрование, при котором исследуемый раствор (аналит) является элементом соответствующим образом подобранного индикаторного электрода.

Примером потенциометрического титрования является определение концентрации анионов галогенидов стандартным раствором азотнокислого серебра. Для этого создается ячейка, состоящая из электрода сравнения и галогенидсеребряного электрода в качестве электрода индикатор, частью которого является аналит.

Работа серебряно-галогенидного электрода описывается уравнением (X означает галоген):

AgX (т) + e - ⇄ Ag (т) + X - (водн.)

Потенциал этого электрода зависит от концентрации анионов галогенидов, которая меняется со временем. добавление титранта, так как эти ионы образуют труднорастворимые соединения с ионами серебра в воде. Потенциал электрода сравнения не зависит от концентрации ионов в организме обследуемого. таким образом, СЭМ клетки зависит только от концентрации анионов галогенидов в анализируемом веществе, ко описывается уравнением:

SEM = const - 0,059 log c X - (при 298 K)

По материалам: В.Щепаняк, Инструментальные методы химического анализа , Варшава, 2008 г. и А. Скуг, Д.М. Уэст, Ф.Дж. Холлер, С.Р. Крауч, Основы аналитической химии , Варшава, 2007.

Примером электрода из галогенида серебра является электрод из хлорида серебра:

На основе: E. Generalic, https://glossary.periodni.com/glossary.php?en=silver%2Fsilver-chloride+electrode [ доступ: 15.07.2020]

Работа хлорсеребряного электрода определяется уравнением:

AgCl (т) + e - ⇄ Ag (т) + Cl - (водн.)

Потенциал этого электрода зависит от концентрации ионов хлора в растворе, из которого он состоит элемент, и выражается уравнением: E Ag/AgCl = E o Ag/AgCl - 0,059lg c Cl - (при 298 К).
Были приготовлены два хлорсеребряных электрода: электрод I содержал водный раствор хлорида калий с концентрацией 0,10 моль∙дм –3 , а электрод II – водный раствор той же соли с концентрацией 0,01 моль∙дм –3

Определите, какой электрод из хлорида серебра (I или II) имеет - при той же температуре - более высокий потенциал. Обосновать ответ.

Населенный пункт:

Причины:

.

Электрохимия - прочее | БиологПомощь

Одним из потенциометрических методов является потенциометрическое титрование, при котором исследуемый раствор (аналит) является элементом соответствующим образом подобранного индикаторного электрода.

Примером потенциометрического титрования является определение концентрации анионов галогенидов стандартным раствором азотнокислого серебра. Для этого создается ячейка, состоящая из электрода сравнения и галогенидсеребряного электрода в качестве электрода индикатор, частью которого является аналит.

Работа серебряно-галогенидного электрода описывается уравнением (X означает галоген):

AgX (т) + e - ⇄ Ag (т) + X - (водн.)

Потенциал этого электрода зависит от концентрации анионов галогенидов, которая меняется со временем. добавление титранта, так как эти ионы образуют труднорастворимые соединения с ионами серебра в воде. Потенциал электрода сравнения не зависит от концентрации ионов в организме обследуемого. таким образом, СЭМ клетки зависит только от концентрации анионов галогенидов в анализируемом веществе, ко описывается уравнением:

SEM = const - 0,059 log c X - (при 298 K)

По материалам: В.Щепаняк, Инструментальные методы химического анализа , Варшава, 2008 г. и А. Скуг, Д.М. Уэст, Ф.Дж. Холлер, С.Р. Крауч, Основы аналитической химии , Варшава, 2007.

Примером электрода из галогенида серебра является электрод из хлорида серебра:

На основе: E. Generalic, https://glossary.periodni.com/glossary.php?en=silver%2Fsilver-chloride+electrode [ доступ: 15.07.2020]

Работа хлорсеребряного электрода определяется уравнением:

AgCl (т) + e - ⇄ Ag (т) + Cl - (водн.)

Потенциал этого электрода зависит от концентрации ионов хлора в растворе, из которого он состоит элемент, и выражается уравнением: E Ag/AgCl = E o Ag/AgCl - 0,059lg c Cl - (при 298 К).
Были приготовлены два хлорсеребряных электрода: электрод I содержал водный раствор хлорида калий с концентрацией 0,10 моль∙дм –3 , а электрод II – водный раствор той же соли с концентрацией 0,01 моль∙дм –3

Определите, какой электрод из хлорида серебра (I или II) имеет - при той же температуре - более высокий потенциал. Обосновать ответ.

Населенный пункт:

Причины:

.

Измерительные приборы для бассейна | Электроды и зонды для измерительных приборов

Измерительные приборы для бассейнов | Электроды и щупы для измерительных приборов Показано 1-24 из 29 позиций