Что называют электродным потенциалом? От каких факторов зависит его величина

Ответ:

При погружении металла в раствор, содержащий ионы этого же металла, на поверхности раздела фаз образуется двойной электрический слой и возникает определенный скачок потенциала, который принято называть электродным потенциалом. Электродный потенциал зависит от следующих основных факторов:  от природы металла. Чем большей химической активностью обладает данный металл, т. е. чем легче он растворяется, тем в большей степени равновесие смещено вправо - тем отрицательнее потенциал.  от концентрации ионов металла в растворе. Переход ионов металла в раствор происходит тем интенсивнее, чем меньше концентрация катионов в растворе. Наоборот, с увеличением концентрации раствора равновесие смещается влево и потенциал становится более положительным. от температуры. С повышением температуры потенциал становится более положительным, т. е. равновесие смещается влево. Электроды классифицируются в соответствии с механизмом реакции приводящей к возникновению или изменению их электродных потенциалов, на две большие группы – электроды I и II рода. Электроды I рода, в свою очередь, делятся на электронообменные (металлические: активные и инертные) и ионообменные (газовые, с жидкими мембранами, с твёрдыми мембранами). Электроды II рода состоят из металлической проволоки, покрытой труднорастворимой солью этого металла и погруженной в раствор аниона соли Потенциал электродов II рода зависит от концентрации анионов, образующих труднорастворимую соль металла. Наибольшее распространение в аналитической практике получили два электрода II рода – хлоридсеребряный и каломельный. Пример электродной реакции для инертного металлического электрода I рода:  К электродам первого рода относят металлические электроды, обратимые относительно катионов, и металлоидные, обратимые относительно анионов. Обратимость электрода относительно тех или других ионов означает зависимость его потенциала от концентрации (активности) потенциалопределяющих ионов. Примерами электродов первого рода являются системы, представляющие собой металлы, погруженные в растворы своих солей (обратимые к катиону), и металлоиды (обратимые к аниону). Их электродные реакции можно записать так:  Подстановка активностей веществ, участвующих в электродной реакции в уравнение Нернста, дает для металлического электрода первого рода уравнение Нернста в виде  и для металлоидного электрода  Если считать, что активность чистых веществ равна единице, то получим  Примерами электродов первого рода, обратимых к катиону, являются: цинковый  кадмиевый, серебряный электроды. Примером металлоидных электродов первого рода может служить селеновый электрод Его электродная реакция:  потенциал электрода  Металлические электроды первого рода часто используют в качестве индикаторных электродов в аналитической химии. Индикаторные электроды позволяют определить активность (концентрацию) ионов металла путем измерения их потенциалов. Электродами второго рода называются электроды, обратимые относительно катиона и аниона. В потенциалопределяющей реакции на этом электроде принимают участие как катионы, так и анионы. Такие электроды представляют собой систему, состоящую из металла, покрытого слоем трудно растворимой соли, погруженного в раствор, содержащий одноименные анионы с трудно растворимой солью. Схематически его можно представить так: . На нем протекает электродная реакция Уравнение Нернста для электродного потенциала электродов второго рода можно записать Учитывая, что активность металла М и твердого соединения МА постоянны и равны единице, уравнение Нернста для электродов второго рода может быть представлено в виде  То есть потенциал электродов второго рода определяется активностью анионов трудно растворимой соли электродного металла. Активности катионов и анионов трудно растворимой соли находятся во взаимной зависимости где ПРМА – произведение растворимости;  активность катионов и анионов, соответственно. Подставляя значение  в уравнение электродного потенциала, получим  Первые два члена этого уравнения постоянные величины при постоянной температуре, обозначим их разность  Тогда получим уравнение Нернста такое же, как для электродов первого рода: Вследствие устойчивости потенциалов, хорошей воспроизводимости измерений электроды второго рода могут быть использованы как электроды сравнения. Электроды сравнения – это электроды, потенциалы которых заранее известны при заданной концентрации растворов хлорида калия. Наиболее употребительны каломельный и хлорсеребряный электроды. Каломельный электрод – это электрохимическая система, состоящая из ртути, покрытой пастой из смеси каломели и ртути, и находящаяся в контакте с раствором хлорида калия:  На электроде протекает реакция  Потенциалы каломельного электрода Наиболее часто употребляются каломельные электроды с концентрациями растворов хлорида калия насыщенный раствор. Потенциалы электродов при этом соответственно равны Электроды с растворами хлорида калия  чаще применяются на практике, так как и потенциалы слабо зависят от температуры. Схема каломельного электрода приведена на рис. 4. Рис. 4. Схема каломельного электрода а) 1 – раствор хлорида калия, насыщенный каломелью; 2 – паста из каломели; 3 – ртуть; 4 – платиновая проволока; 5 – трубка для соединения каломельного электрода с другим электродом. Хлорсеребряный электрод – металлическое серебро, покрытое слоем трудно растворимой соли и погруженное в раствор хлорида калия:  На электроде протекает реакция а его потенциалу отвечает уравнение  Конструктивно этот электрод идентичен каломельному и в настоящее время широко применяется в электрохимических исследованиях. Потенциал хлорсеребряного электрода (KCl насыщенный раствор) при составляет Схема серебряного электрода приведена на рис. 5. Рис. 5. Схема каломельного электрода 1 – корпус; электрод; 3 – токопровод; 4 – колпачок; 5 – резиновые пробки; 6 – электролитический ключ; 7 – насыщенный раствор хлорида калия; 8 – асбестовая нить; 9 – наконечник.