seria de tensiune electrochimică de metale
Alessandro Volta a stabilit empiric număr de metale de tensiune: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. C nămol galvanic este elementul mai mult, cu atât mai departe în afară de fiecare alți membri ai seriei. Cu toate acestea, motivul pentru care acest lucru a fost necunoscut la momentul respectiv. Cu toate acestea, chiar și în 1797 savantul german Johann Wilhelm Ritter (1776-1810), celebru pentru descoperirea razelor ultraviolete este prezis că, în metalele seria electrochimice ar trebui să fie în ordinea capacitatea lor de a se conecta cu oxigen. În cazul zincului și aur, această concluzie nu a fost niciodată pusă la îndoială; În ceea ce privește alte metale, trebuie remarcat faptul că puritatea lor nu a fost foarte mare.
În 1853, un om de știință român, unul dintre fondatorii chimiei fizice Nikolay Nikolaevich Beketov (1827-1911) a făcut la Paris, un mesaj intitulat „Studiu privind fenomenele de deplasare a unor elemente ale celuilalt“ (șase ani mai târziu, această lucrare a fost publicată în Harkov, în limba rusă). Acolo Beketov generalizată de cercetare privind capacitatea anumitor metale pentru a deplasa altele din soluții ale sărurilor lor. Cel mai cunoscut exemplu de o astfel de reacție - deplasarea ionilor de fier, cupru - în Evul Mediu utilizat șarlatanii, afișa public „transformare“ cui de fier în roșu „de aur“. Acesta a fost mult timp cunoscut și cadmiu plumb zinc și deplasare, deplasarea zinc fier etc .. Etc .. Deci, a fost compilat „un număr de deplasare“, sau o serie de activități în care fiecare soluții de sare de metal dislocă toate caracteristicile următoare, dar nici unul dintre cele anterioare. Deoarece hidrogenul este în multe privințe similar cu metale, acesta este plasat în serie - el sa confruntat cu cupru; cu toate acestea, de obicei, metalele în sine hidrogen nu deplasează. Toate metalele, lăsate să stea într-un rând de hidrogen, se poate deplasa din soluții acide; cupru, argint, mercur, platină, aur, dispuse în general nu deplasează hidrogen.
Inițial Beketov a decis că modelul de bază este: metale ușoare se pot deplasa de la soluții de săruri ale metalelor cu o densitate mai mare. Dar acest lucru nu este întotdeauna în concordanță cu datele experimentale. Nu a fost clar, și modul în care conectat „un număr de deplasare“, cu un număr de stres Volta. De-a lungul timpului, acumularea tot mai multe dovezi că unele „reguli crowding out“ pot fi încălcate. După cum sa constatat o presiune de hidrogen de 10 atm Beketov dislocă de argint din soluție AgNO3. chimist englez William Odling (1829-1921) a descris multe cazuri acest „activități de conversie“. De exemplu, staniu cupru dislocă din soluția concentrată acidulată SnCI2 și plumb - acid a unei soluții F b C l 2. cupru, staniu și plumb sunt situate în rândul drept de cadmiu, dar se poate deplasa de la fierberea soluție CdCl2 slab acidulată.
Baza teoretică pentru un număr de activitate (și mai multe tulpini) a pus chimist german Walter Nernst (1864-1941). Caracteristici In schimb calitative - „înclinații“ a metalului și ionul său la diferitele reacții - au apărut o valoare cantitativă precisă care caracterizează fiecare capacitate de metal pentru a merge în soluție sub formă de ioni, precum și pentru recuperarea ionilor metalici din electrod. Această cantitate este potențialul de electrod standard al metalului și o serie corespunzătoare, construit in potentiale schimba procedura se numește potențialele de electrod standard.
Într-o soluție de cristale mici de acetat de plumb Zinc Yorshik începe să crească în plumb metalic: Pb (CH3 COO) 2 + Zn = Pb + Zn (CH3 COO) 2 .Bolee zinc plumb activ dislocă din soluția de sare.
Pentru a determina potențialul de electrod standard al metalului, forța electromotoare măsurată a unei celule electrochimice, dintre care unul dintre electrozi - metalul analizat, cufundat într-o soluție de sare (la o concentrație de 1 mol / l) și un al doilea electrod - referința (aceasta se numește hidrogenul). Acesta este fabricat dintr-o platină spongioasă foarte poros și imersat într-o soluție de acid (H + concentrația ionilor este de asemenea egală cu 1 mol / l). electrod de platină este spălată continuu de către gazul de hidrogen, care este parțial solubil în platină. Presiunea hidrogenului ar trebui să fie, de asemenea, un standard - 1,013 • 10 5 Pa (1 atm) și temperatura - exact 25 ° C Astfel, toate potentialele electrozi - valori nu absolute, ci relative măsurate pentru cupluri galvanice metalic - hidrogen (electrod de hidrogen potențial standard pentru a fi zero). Măsurată în acești termeni potențiale de diferite metale vor fi întotdeauna constantă, acestea sunt enumerate în toate directoarele. Potențialele de electrod sunt metalele cele mai active care reacționează cu apă, obținute prin indirectă.
De obicei, potențialele de electrod sunt înregistrate ca reducerea potențialelor ioni metalici. Potențialul cel mai negativ (-3.04 V) - reacția Li + + e ® Li; Una dintre cele mai pozitive (1,68 V) - reacția Au + + e ® Au. Acest lucru înseamnă că EMF a unui cuplu de litiu galvanic - aur (dacă un astfel de cuplu ar putea lucra în mediul acvatic) ar fi egal cu 4,72 V; pentru comună pereche de cupru - emf zinc semnificativ mai scăzut la 1,10 V (potențialul metalelor respective sunt -0.76 și 0.34 V).
Pentru electrolit neapos poate fi utilizat și metalele alcaline; astfel aranjate celule litiu (acestea sunt utilizate în special pentru nutriția
stimulatoare cardiace) - acestea dau EMF la 3,5 V. Desigur, potențialul de alte soluții neapoase.
Potențialele de electrod standard sunt în creștere în număr
Li Pentru tabelele de potențiale de electrozi pentru a determina electromotoare cuplurilor galvanice în condiții non-standard, este necesar să se facă cunoscut amendamentul. Astfel, în cazul în care o concentrație de ioni de metal a soluției diferă cu 1 mol / l, este folosită pentru calcularea capacității ecuației Nernst: unde E 0 - potențial standard n - numărul de electroni, pentru a da sau primi metal. Dacă c = E = E 0. Pune, de exemplu, un electrod de argint (E 0 = 0,8 V) în soluție acidă, în care concentrația de ioni de Ag + este de 10 -15 mol / l. Apoi, potențialul de electrod scade la E = 0,8+ 0,06lg (10 -15) = 0,8 + 0,06 • (-15) = 0,8-0,9 = -0,1 V, m. F . schimbări semneze, iar argintul începe să se deplaseze de hidrogen din acidul! Prin urmare, continuă, în special, reacția 2AG + 4HI = 2H [AgI2] + H2. Puternica concentrația soluției de ioni de argint HI redus foarte mult datorită formării de anioni complecși [AgI2] -. Potențialele de electrod sunt determinate nu numai metale, ci și pentru o multitudine de reacții redox care implică atât cationi și anioni. Acest lucru face posibilă în teorie pentru a anticipa posibilitatea de apariție a diverselor reacții redox în diferite condiții.articole similare