Окисно-відновні реакції і електрохімічні процеси в гальванічних елементах. Електродні потенціали

Міністерство ХХХХХХХХХХХХХХХХХ

ХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХ

Кафедра ХХХХХХХХХХХ

Реферат на тему :

«Окисно-відновні реакції і електрохімічні процеси в гальванічних елементах. Електродні потенціали»

Виконавець :

Керівник :

Луганськ, 2004

ПЛАН

Вступ. 3

1.Окислювально-відновні реакції 4

1.1.Напівреакції 4

2.Гальванічні елементи. 4

3.Електрорушійна сила (е.р.с.) гальванічного елементу. 6

3.1.Стандартні електродні потенціали. 7

3.2.Окислювачі і відновлювачи. 8

4.Мимовільність і ступінь протікання окислювально-відновних реакцій. 9

4.1.Е.р.с. і зміна вільної енергії 9

4.2.Е.р.с. і константа рівноваги. 9

4.3.Е.р.с. і концентрація. 10

5.Гальванічні елементи, котрі застосовуються на практиці 11

5.1.Свинцева акумуляторна батарея. 11

5.2.Сухий елемент. 13

5.3.Ni-Cd батареї 13

5.4.Паливні елементи. 14

Висновки. 16

Список використаних джерел. 17

Вступ

Для проведення багатьох важливих хімічних процесів необхідна електрична енергія, інші ж процеси, навпаки, можуть дати її. Оскільки електрика відіграє важливу роль у сучасній цивілізації, цікаво ознайомитися з тією областю хімії, що називається електрохімією і розглядає взаємозв'язок, що існує між електрикою і хімічними реакціями [1].

Електрохімія – це розділ фізичної хімії, що вивчає властивості систем, що містять рухливі іони (розчинів, розплавів чи твердих електролітів), а також явища, що виникають на межі двох фаз (наприклад, металу і розчину електроліту) унаслідок переносу заряджених часток (електронів та іонів). Електрохімія розробляє наукові основи електролізу, електросинтезу, гальванотехніки, захисту металів від корозії, створення хімічних джерел струму й ін. Електрохімічні процеси також відіграють важливу роль у життєдіяльності організмів – передача нервових імпульсів – це теж електрохімічний процес [11].

Знайомство з електрохімією дозволяє одержати уявлення про такі різноманітні питання, як будова і дія електричних батарей, мимовільність протікання хімічних реакцій, електроосадження металів для одержання металевих покрить і корозія металів.

Оскільки електричний струм зв'язаний з переміщенням електричних зарядів, зокрема електронів, в електрохімії увага зосереджена на реакціях, у яких електрони переносяться від однієї речовини до іншої. Такі реакції називаються окислювально-відновними [9].

1. Окислювально-відновні реакції

Як відомо, окислювання являє собою не щось інше, як підвищення ступеня окислювання (відщіплення електронів), а відновлення як зменшення ступеня окислювання (приєднання електронів). Якщо одна речовина приєднує електрони і тим самим відновлюється, то інша речовина повинна віддавати електрони і, отже, окислятися. Окислювання і відновлення повинні йти одночасно, одне з них не може відбуватися без іншого. Розглянемо, наприклад, реакцію між залізом і хлоридною кислотою:

0 +1–1 +2–1 0

Fe (тв.) + 2НCl (м.) FеСl₂ (тв.) + Н₂ (м.) (1.1)

Ступінь окислювання кожного елемента зазначена над його символом. Розглядаючи ступеня окислювання, зазначені в рівнянні, ми переконуємося, що залізо окисляється, у той час як HCl відновлюється.

Під час обговорення окислювально-відновних реакцій прийнято вважати речовину, що викликає окислювання, окислювачем. Окислювач має підвищену спорідненість до електронів і викликає окислювання інших речовин, відщіпляючи від них електрони. Оскільки окислювач приєднує електрони, він відновлюється. Аналогічна речовина, що викликає відновлення, називається відновлювачем. У реакції (1.1) HCl – це окислювач, a Fe – відновлювач. Речовина, відновлена в реакції, завжди є окислювачем, а речовина, яка окисляється – відновлювачем [1, 2].

1.1. Напівреакції

Хоча окислювання і відновлення повинні відбуватися одночасно, часто зручно розглядати їх як окремі процеси. Наприклад, реакцію окислювання іона Sn²⁺ іоном Fe³⁺

Sn²⁺ (водн.) + 2Fе³⁺ (водн.) Sn⁴⁺ (водн.) + 2Fе²⁺ (водн.) (1.2)

можна уявити собі як сукупність двох процесів: 1) окислювання Sn²⁺ , описуваного рівнянням (1.3), і 2) відновлення Fe³⁺ , описуваного рівнянням (1.4):

Окислювання: Sn²⁺ (водн.) Sn⁴⁺ (водн.) + 2е^– (1.3)

Відновлення: 2Fе³⁺ (водн.) + 2е^– 2Fе²⁺ (водн.) (1.4)

Такі рівняння, що описують тільки окислювання чи тільки відновлення, називаються напівреакціями. Як видно з рівнянь (1.3) і (1.4), число електронів, що втрачається в процесі окислювання, тобто в окисній напівреакції, повинно дорівнювати числу електронів, що здобуваються у відбудовній напівреакції. Якщо ця умова виконана і напівреакції записані стехіометричними повними рівняннями, при їхньому підсумовуванні виходить стехіометричне збалансоване повне рівняння окислювально-відновної реакції [1, 5].

2. Гальванічні елементи

Частіше енергію, що виділяється в будь-якій мимовільній окислювально-відновній реакції, можна безпосередньо використовувати для виконання електричної роботи. Це здійснено в гальванічному елементі, що представляє собою пристрій, у якому перенос електронів відбувається по зовні

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать