Гальванический элемент. Электрохимический ряд напряжений металлов Лёвкин А.Н. - презентация

1 Гальванический элемент. Электрохимический ряд напряжений металлов Лёвкин А.Н.

2 Открытие Гальвани Луиджи Гальвани (Galvani) (1737 – 1798) Электрофорная машина Лаборатория Гальвани Лягушка, препарированная для опытов с электрофорной машиной и лейденской банкой. Рисунок из трактата Гальвани 1791 г. – «Трактат о силах электричества при мышечном движении»

3 А. Вольта Алесандро Вольта ( ) 1794 г. – «не животное электричество, а металлическое» 1799 г. создает источник электричества

4 Вольтовы столбы

5 Вольта на эксперименте во Французском национальном институте в 1800 году

6 Двойной электрический слой (1) М + aq М n+ aq + ne –

7 М n+aq + ne – М + aq

8 M + aq М n+ aq + ne –. Двойной электрический слой (2)

9 Элемент Даниэля-Якоби

10 Химические процессы в элементе Даниэля-Якоби Zn = Zn e - Cu e - = Cu Zn 0 + Cu 2+ Cu 0 + Zn 2+, Катод Анод (-)Zn | ZnSO 4 || CuSO 4 | Cu(+) (-)Zn | Zn 2+ || Cu 2+ | Cu(+)

11

12 Стандартный водородный электрод (Pt) H 2 2Н + +2 е – E º = 0 В 0,5 М H 2 SO 4, tº = 25 ºC

13 Стандартный электродный потенциал Электродный потенциал данного электрода – это величина, равная его потенциалу по отношению к нормальному водородному электроду

14

15 Электрохимический ряд напряжений металлов LiCaNaMgAlMnZnFe H2H2H2H2CuAgAu Li + Ca 2+ Na + Mg 2+ Al 3+ Mn 2+ Zn 2+ Fe 2+ H+H+ Cu 2+ Ag + Au 3+ -3,04-2,87-2,71-2,37-1,66-1,18-0,76-0,440,0+0,34+0,8+1,5 E º, В Восстановительная способность металлов уменьшается Окислительная способность ионов металлов у с и л и в а е т с я

16 Уравнение Нернста где Е – равновесный потенциал окислительно- восстановительного электрода, В; Е° – стандартный потенциал этого электрода, В; R – универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/ (моль К); Т – температура, К; n – число электронов в уравнении электродной реакции; F – число Фарадея, равное Кл/моль; [ox], [red] – активность (концентрация) окисленной и восстановительной форм в электродной реакции. Вальтер Нернст ( )

17 Вальтер Фридрих Герман Нернст С 1887 г. ассистент В. Оствальда Развил теорию диффузии, 1888 г. Теория гальванического элемента, 1889 г. Закон распределения растворяющегося вещества между двумя растворителями, 1890 г. Установил зависимость ЭД от диэлектрической проницаемости растворителя, 1894 г. Сконструировал лампу накаливания, 1897 г. Открытие нового теплового закона (3-не начало термодинамики), 1906 г. Изучение образования NO из N 2 и O 2, 1906 г. Синтезировал NH 3 на Mn-катализаторе, 1907 г. Новые методы исследования при низких температурах, г. НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ, 1920 г. «в признание его работ по термодинамике»

18 ЭДС гальванического элемента (-)Zn | Zn 2+ || Cu 2+ | Cu(+) E 0 (Zn/Zn 2+ ) = -0,76 В E 0 (Cu/Cu 2+ ) = 0,34 В = 0,34 – (-0,76) = 1,1 В Электродвижущая сила численно равна работе, совершаемой сторонними силами при перемещении по проводнику единичного заряда из точки 1 в точку 2.

19 Каверзные вопросы Почему в электрохимическом ряду напряжений металлов литий расположен левее цезия, хотя энергия ионизации цезия меньше? Можно ли использовать натрий для восстановления меди из сульфата меди(II)? CuSO 4 + Li = ?

20

21 Определение направления протекания ОВР 2 KBr + PbO 2 + 4HNO 3 = = Pb(NO 3 ) 2 + Br 2 + 2KNO 3 + 2H 2 O Pb(NO 3 ) 2 + Br 2 + 2KNO 3 + 2H 2 O = 2 KBr + PbO 2 + 4HNO 3 Br 2 + 2e - = 2Br E 0 = 1,065 В PbO 2 + 4H + + 2e - = Pb H 2 OE 0 = 1,449 В

22 Спасибо за внимание!