ELEKTRODY i OGNIWA. Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne względem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawierającym jony tego metalu.

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "ELEKTRODY i OGNIWA. Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne względem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawierającym jony tego metalu."

Maria Karczewska
6 lat temu
Przeglądów:

LKTRODY i OGNIWA lektrdy I rdzaju - elektrdy dwracalne

z z z e Utl z e Red RÓWNANI NRNSTA / Utl/Red = z = /

Faradaya) F = e N A 1 F = 1,60 10-19 C 6,0 10 3 ml -1 =

1 LKTRODY i OGNIWA lektrdy I rdzaju - elektrdy dwracalne względem katinu; metal zanurzny w elektrlicie zawierającym jny teg metalu. Walther H. Nernst ( ) Nagrda Nbla w 190 r. z z z e Utl z e Red RÓWNANI NRNSTA / Utl/Red = z = / Utl/Red R T z F R T ln z F ln [ z [Utl] [Red] (stała Faradaya) F = e N A 1 F = 1, C 6, ml -1 = 96484,5 C/ml C/ml ] W warunkach standardwych, czyli dla T = 98,15 K z = z z / / 0,059 lg c z

Ptencjały nrmalne półgniw galwanicznych lektr. Reakcja elektrd.

2 LKTRODA WODOROWA H 3 O e H H O H /H = H /H R T [H3O ln F p H ] jeżeli: [H O ] = 1 i 3 ph = 1atm. t = = 0 H /H H /H NW (nrmalna elektrda wdrwa) SZRG LKTROCHMICZNY MTALI Zbiór reakcji elektrdwych prządkwanych według rsnących wartści nrmalnych ptencjałów elektrdwych. Ptencjały nrmalne półgniw galwanicznych lektr. Reakcja elektrd. [V] lektr. Reakcja elektrd. [V] Li /Li K /K Ba /Ba Sr /Sr Ca /Ca Na /Na Mg /Mg Al 3 /Al Mn /Mn / Cr 3 /Cr Fe /Fe Li e = Li K e = K Ba e = Ba Sr e = Sr Ca e = Ca Na e = Na Mg e = Mg Al 3 3e = Al Mn e = Mn e = Cr 3 3e = Cr Fe e = Fe -3,03 -,9 -,90 -,89 -,87 -,71 -,34-1,69-1,19-0,76-0,74-0,44 Cd /Cd C /C Ni /Ni Sn /Sn Pb /Pb H /H Cu /Cu Ag /Ag Hg /Hg Pt /Pt Au 3 /Au Au /Au Cd e = Cd C e = C Ni e = Ni Sn e = Sn Pb e = Pb H e = H Cu e = Cu Ag e = Ag Hg e = Hg Pt e = Pt Au 3 3e = Au Au e = Au -0,40-0,8-0,5-0,14-0,13 0,00 0,34 0,80 0,85 1,0 1,4 1,68 < 0 metale nieszlachetne = 0 NW > 0 metale półszlachetne i szlachetne C wynika z szeregu???

3 tal mniej szlachetny wypiera z rztwru metal bardziej szlachetny, przekazując d rztwru równważną ilść jnów własnych Fe Cu Fe Cu Ag Ag Uwaga!!! Fe nie pkrywa się warstewką w rztwrze sli cynku: Fe nie reaguje, pnieważ > Fe /Fe / W zależnści d wartści, wybrany metal reaguje w różnrdny spsób z: a) wdą b) kwasami beztlenwymi c) kwasami tlenwymi a) reakcje metali z wdą < -,5 V reagują z wdą w temperaturze pkjwej K H O KOH 1 / H Ca H O Ca(OH) H -,5 V < reagują tylk z parą wdną w bardz wyskiej temperaturze lub nie reagują z parą wdną! b) reakcje metali z kwasami beztlenwymi < 0 reagują np. z kwasem slnym Mg HCl MgCl H Al 3 HCl AlCl 3 3 / H > 0 nie reagują z kwasami beztlenwymi!!! np. Cu, Ag i Au nie reagują z HCl

4 c) reakcje metali z kwasami tlenwymi < 0 nie mżna pdać jednznacznych reguł reakcje z H SO 4 H SO 4 (b. rzc.) SO 4 H = Mg,, Fe, H SO 4 (stęż.) SO 4 SO H O Al 3 H SO 4 (rzc.) Al (SO 4 ) 3 3 H Al 6 H SO 4 (stęż.) Al (SO 4 ) 3 3 SO 6 H O łów, Pb Pb H SO 4 (rzc.) PbSO 4 H Pb 3 H SO 4(stęż.) Pb(HSO 4 ) SO H O reakcje z HNO 3 HNO 3 (rzc.) (NO 3 ) H 3 8 HNO 3 (rzc.) 3 (NO 3 ) NO 4 H O 4 HNO 3 (stęż.) (NO 3 ) NO H O 4 10 HNO 3 (stęż.) 4 (NO 3 ) NH 4 NO 3 3 H O niektóre metale, jak: Al, Fe, Ni nie rzpuszczają się w stężnym HNO 3 występuje tu tzw. zjawisk pasywacji Al 6 HNO 3 (stęż.) Al O 3 6 NO 3 H O

0 < < 1 rzpuszczają się w kwasach utleniających, np. H SO 4(stęż.) i HNO 3 Cu H SO 4 (stęż.

) Cu(NO 3 ) NO H O > 1 rzpuszczają się w wdzie królewskiej wda królewska: 3 HCl (stęż.) HNO 3 (stęż.

Ogniw galwaniczne: układ złżny z dwóch półgniw (elektrd), graniczących ze sbą bezpśredni lub ddzielnych przegrdą prwatą

prąd. Luigi Galvani (1737-1798) anda elektrlit andwy elektrlit katdwy katda OGNIWO VOLTY Okł 1800 r. A.

5 0 < < 1 rzpuszczają się w kwasach utleniających, np. H SO 4(stęż.) i HNO 3 Cu H SO 4 (stęż.) CuSO 4 SO H O Ag H SO 4 (stęż.) Ag SO 4 SO H O 3 Cu 8 HNO 3 (rzc.) 3 Cu(NO 3 ) NO 4 H O Cu 4 HNO 3 (stęż.) Cu(NO 3 ) NO H O > 1 rzpuszczają się w wdzie królewskiej wda królewska: 3 HCl (stęż.) HNO 3 (stęż.) = Cl NOCl H O Pt 4 HNO 3 6 HCl H [PtCl 6 ] 4 NO 4 H O Au 3 HNO 3 4 HCl H[AuCl 4 ] 3 NO 3 H O Alessandr Vlta ( ) Ogniw galwaniczne: układ złżny z dwóch półgniw (elektrd), graniczących ze sbą bezpśredni lub ddzielnych przegrdą prwatą umżliwiającą ruch jnów i spełniający warunek, że p płączeniu elektrd zewnętrznym przewdnikiem metalicznym płynie w nim prąd. Luigi Galvani ( ) anda elektrlit andwy elektrlit katdwy katda OGNIWO VOLTY Okł 1800 r. A. Vlta sknstruwał tzw. sts Vlty składający się prawdpdbnie z krągłych blaszek cynkwych i srebrnych złącznych parami. Pary takich blaszek przedzielne były prwatymi przekładkami nasycnymi wdą mrską (NaCl?).

bwód zewnętrzny d elektrdy z niedmiarem elektrnów, tj. katdy. Anda - elektrda, na której zachdzi prces utleniania (półgniw niższym ptencjale).

6 OGNIWO DANILLA ( ) SO 4 CuSO 4 Cu () ( ) Cu Cu () Jhn F. Daniell ( ) V Pdczas pracy gniwa zachdzą samrzutnie: 0 e (utlenianie) anda Cu e Cu 0 (redukcja) katda Cu Cu 0 Cu Cu 0 Nadmiar elektrnów pjawiający się na andzie przepływa przez bwód zewnętrzny d elektrdy z niedmiarem elektrnów, tj. katdy. Anda - elektrda, na której zachdzi prces utleniania (półgniw niższym ptencjale). Katda - elektrda, na której zachdzi prces redukcji (półgniw wyższym ptencjale). Siła elektrmtryczna gniwa - różnica ptencjałów elektrdwych (SM) dwóch półgniw gniwa twarteg. SM = K - A Przyjmując, że w standardwym gniwie Daniella bie płytki metalu zanurzne są w 1 M rztwrach swich sli, c znacza iż: = = 0,34 V raz = 0,76 V Cu /Cu Cu /Cu = / SM = 0,34 ( 0,76) = 1,1 V /

() rzładwanie: ładwanie: A ( ) Pb Pb e K () PbO 4 H e Pb H O K ( ) Pb e Pb A () Pb H O PbO 4 H e ładwanie Pb PbO H SO 4 = PbSO 4 PbSO 4

disn (1847-1931) ( ) Cd, Cd(OH) AKUMULATOR ZASADOWY /Akumulatr zasadwy T. disna z k.. 1910 r. t akumulatr Fe-Ni, jeg dmianą jest m. in.

7 AKUMULATOR OŁOWIOWY (1859 r.) Anda ( ): płyta łwiwa (Pb) Katda () : płyta łwiwa pkryta PbO (Pb PbO ) Gastn Plante ( ) ( ) Pb, PbSO 4 ~ 37 % H SO 4 PbO, Pb () rzładwanie: ładwanie: A ( ) Pb Pb e K () PbO 4 H e Pb H O K ( ) Pb e Pb A () Pb H O PbO 4 H e ładwanie Pb PbO H SO 4 = PbSO 4 PbSO 4 H O rzładwanie (akumulatr łwiwy jest gniwem dwracalnym) Thmas A. disn ( ) ( ) Cd, Cd(OH) AKUMULATOR ZASADOWY /Akumulatr zasadwy T. disna z k r. t akumulatr Fe-Ni, jeg dmianą jest m. in. akumulatr Cd-Ni./ Anda ( ): płyta kadmwa (Cd) Katda () : płyta niklwa pkryta Ni O 3 H O (Ni Ni O 3 ) ~1 % KOH, H O Ni O 3 H O, Ni () rzładwanie: A ( ) Cd Cd e Cd OH Cd(OH) K () Ni O 3 H O H O e Ni(OH) OH K ( ) Cd(OH) ładwanie: Cd OH Cd e Cd A () Ni(OH) OH Ni O 3 H O H O e (akumulatr zasadwy jest gniwem dwracalnym)

e NH 3 H wdór reaguje z deplaryzatrem MnO, a amniak jest

8 OGNIWO LCLANCH (~ 1866 r.) Anda ( ) : kubek cynkwy () Katda () : pręt grafitwy (C) ( ), Cl lektrlit: nasycny rztwór salmiaku (NH 4 Cl) NH 4 Cl, H O MnO, C () Gerges Leclanche ( ) A ( ) 0 e K () NH 4 e NH 3 H wdór reaguje z deplaryzatrem MnO, a amniak jest wiązany przez jny cynku H MnO Mn O 3 H O 4 NH 3 [(NH 3 ) 4 ] (gniw Leclanche jest gniwem niedwracalnym)

Podobne dokumenty

OGNIWA. Me (1) Me m+ (c 1. elektrolit anodowy. elektrolit katodowy. anoda. katoda. Luigi Galvani ( ) Alessandro Volta ( )

OGNIWA. Me (1) Me m+ (c 1. elektrolit anodowy. elektrolit katodowy. anoda. katoda. Luigi Galvani ( ) Alessandro Volta ( ) OGNIWA Alessandr Vlta (1745-1827) Ogniw galwaniczne: układ złżny z dwóch półgniw (elektrd), graniczących ze sbą bezpśredni lub ddzielnych przegrdą prwatą umżliwiającą ruch jnów i spełniający warunek, że