Серебряный электрод это электрод 1 рода

· ионоселективные электроды, представляющие собой мембраны, на поверхности которых происходит скачок потенциала.

К электродам с активным электродным материалом относятся электроды 1-го и 2-го рода, а к электродам с инертным электродным материалом относятся простые и сложные окислительно-восстановительные электроды, или редокс-электроды, и газовые электроды.

Из ионоселективных электродов важнейшим является стеклянный электрод.

Электроды 1-го рода

Электрод первого рода состоит из активного металла, погруженного в ненасыщенный раствор соли этого металла.

Обозначим металл M, а катионы, образующиеся при растворении его соли, — M z + .

С учетом этих обозначений электродную реакцию можно записать следующим образом:

Условная запись электрода принимает следующий вид:

Уравнение для электродного потенциала записывается так:

К электродам 1-го рода относятся медный электрод Cu 2+ ôCu, цинковый электрод Zn 2+ ôZn, серебряный электрод Ag + ôAg и др.

Классификация электродов 1

Эту группу электродов объединяет то, что их потенциал зависит от активности катиона. Название этой группы — электроды, обратимые по катиону.

Однако к числу электродов 1-го рода относится немногочисленная группа электродов, потенциал которых определяется активностью аниона (их называют электродами, обратимыми по аниону). Наиболее изученными из них являются селеновый электрод и теллуровый электрод, который характеризуется следующим:

Электроды 2-го рода

Электроды 2-го рода содержат металл и труднорастворимое соединение этого металла, контактирующие с раствором, содержащим анионы, входящие в состав труднорастворимого соединения.

В зависимости от типа труднорастворимого соединения металла различают металлогалогенидные электроды, содержащие труднорастворимые галогениды металлов, металлосульфатные, содержащие труднорастворимые сульфаты металлов, и др.

Общая запись электродной реакции для электродов 2-го рода такова:

Приведенная выше запись результирующей электродной реакции соответствует двум ее основным стадиям:

· растворению труднорастворимой соли

· восстановлению ионов металла на катоде

Таким образом, по механизму катодного процесса электроды 2-го рода принципиально не отличаются от электродов 1-го рода.

Отвечающая суммарной реакции (а) условная запись электрода 2-го рода имеет следующий вид:

Этой же реакции соответствует выражение для электродного потенциала:

Потенциал электродов 2-го рода зависит от активности анионов. Поэтому их часто называют электродами, обратимыми по анионам.

Электроды 2-го рода широко применяются при проведении электрохимических измерений. Кроме того, данные по их стандартным электродным потенциалам используются для расчета произведения растворимости PS труднорастворимых солей. С этой целью сравнивают стандартный потенциал электрода 2-го рода со стандартным потенциалом электрода 1-го рода с соответствующим металлом . Так как в системе, содержащей труднорастворимую соль MxAz, устанавливается равновесие

Лекция 64 Классификация электродов Электрод первого рода

M x Az = xM z + + zA x — ,

характеризуемое константой равновесия

то стандартным условиям для электрода 2-го рода () отвечает активность ионов металла, равная . Таким образом, выполняется условие:

из которого следует:

Изучение наиболее известных электродов 2-го рода начнем с класса металлогалогенидных, из которых наиболее распространена группа металлохлоридных электродов.

Каломельный электрод. Его название дано по труднорастворимому хлориду ртути (I) — каломели Hg2Cl2.

Каломельный электрод характеризуют:

· выражение для электродного потенциала:

Для изготовления каломельного электрода каломель перетирают с раствором хлорида калия и несколькими каплями ртути до получения однородной пасты, которую наслаивают на поверхность ртути, помещаемой в стеклянную емкость. Сверху на пасту наслаивают раствор хлорида калия. Металлический контакт осуществляют платиновой проволокой, которую впаивают в стекло (платина и лабораторное стекло имеют близкие значения термического коэффициента расширения).

Каломельный электрод отличается прекрасной воспроизводимостью электродного потенциала и очень высокой устойчивостью. Известно, что при хранении свыше 25 лет каломельного электрода не было замечено никакого изменения его электродного потенциала. В связи с этим он широко применялся в качестве практического электрода сравнения. Было предложено использовать следующие типы каломельного электрода:

· децинормальный каломельный электрод, заполняемый 0,1 н. раствором KCl (электродный потенциал такого электрода по отношению к стандартному электроду сравнения при 25°С равен 0,3365 В),

· нормальный каломельный электрод, заполняемый 1 н. раствором KCl (его электродный потенциал по отношению к стандартному электроду сравнения при 25°С равен 0,2828 В),

· насыщенный каломельный электрод, заполняемый насыщенным раствором KCl (потенциал при 25°С равен 0,2438 В).

Наиболее употребительным является насыщенный каломельный электрод. Однако по сравнению с другими типами каломельных электродов у него наибольшая зависимость электродного потенциала от температуры.

Трудности миниатюризации каломельного электрода и работа с ртутью привели к тому, что он повсеместно заменялся серебряногалогенидными электродами.

Серебрянохлоридный электрод является наиболее распространенным представителем группы серебряногалогенидных электродов.

Приводим электродную реакцию, условную запись и выражение для электродного потенциала серебрянохлоридного электрода:

AgCl + e = Ag + Cl — ,

Серебрянохлоридный электрод подобно каломельному электроду имеет хорошую воспроизводимость и устойчивость электродного потенциала. Он широко применяется в качестве практического электрода сравнения (иногда такие электроды называют вспомогательными) не только в водных средах, но и в водных растворах спиртов, кетонов и эфиров.

Для получения серебрянохлоридного электрода тонкую серебряную проволоку покрывают слоем хлорида серебра. С этой целью ее погружают в водный раствор, содержащий хлорид-ионы, и пропускают электрический ток, используя серебряную проволоку в качестве анода. Погруженная в раствор KCl серебряная проволока с электролитическим покрытием AgCl представляет собой готовый электрод сравнения.

Миниатюрные серебрянохлоридные электроды используются в физиологических и биохимических исследованиях.

Ртутносульфатный электрод является представителем группы металлосульфатных электродов с наиболее устойчивым электродным потенциалом и наиболее высокой воспроиз­води­мостью.

Характеристики этого электрода приводятся ниже:

Металлооксидные электроды. В этих электродах анионом, содержащимся в водной среде, служит гидроксид-ион. Частную реакцию на этих электродах можно представить как двухстадийный процесс:

Электродной реакции соответствует следующая форма условной записи электрода:

Выражение для электродного потенциала металлооксидного электрода имеет следующий вид:

Оно может быть преобразовано с использованием ионного произведения воды

и принимая во внимание, что десятичный логарифм активности водородных ионов представляет собой водородный показатель среды pH, получим

Входящий в уравнение коэффициент b называется электрохимическим коэффициентом. При 25°С он равен 0,059157 В.

Линейная зависимость между водородным показателем среды и потенциалом металлооксидного электрода предполагает его применение для измерений рН. Такая возможность действительно существует. Однако в кислой среде происходит растворение оксидов и электрод перестает функционировать как рН-метрический.

Примерами металлооксидных электродов могут служить ртутнооксидный и сурьмянооксидный электроды.

Ртутнооксидный электрод характеризуется следующим:

HgO + H2O + 2e = Hg + 2OH — ,

а сурьмянооксидный электрод может быть описан электродной реакцией и условной записью в таком виде:

Для изготовления сурьмянооксидного электрода достаточно заполнить стеклянную трубку расплавленной сурьмой и окислить выступающую поверхность сурьмы нагреванием на воз­духе.

Электроды на основе металлических сплавов и растворов. Они представляют собой разновидность электродов 1-го и 2-го рода, в которых вместо чистого металла в кристаллической форме используются металлические сплавы или растворы. Многие металлы хорошо растворяются в ртути с образованием амальгамы. В качестве примера амальгамного электрода можно привести кадмиевый амальгамный электрод:

Cd 2+ + 2e = Cd (Hg),

Обращаем внимание на то, что потенциал металла входит в выражение для электродного потенциала, так как в отличие от обычных электродов 1-го и 2-го рода металл не находится в стандартном состоянии.

Источник: cyberpedia.su

Электроды 1 рода

Окислительно-восстановительный процесс можно
провести электрохимически в электроде. Например,
случай электрода 1 рода, когда металл погружён в
водный раствор собственной соли:
Zn|ZnSO4 – цинковый электрод,
Cu|CuSO4 – медный электрод,
Ag|AgNO3 – серебряный и др. Потенциал такого
электрода зависит от концентрации катионов металла,
–это электрод, обратимый по отношению к катиону:
εAg = εoAg + 0,059 lgCAg+.

2. Электроды 2 рода

Усложним конструкцию, введем в систему на границу фаз серебро –
раствор труднорастворимую соль серебра, тогда получится
электрод, обратимый как к катиону, так и к аниону – электрод 2
рода, хлорсеребряный:
Ag|AgCI + KCI.
На серебряный пруток нанесен слой хлористого серебра и этот
пруток помещается в раствор электролита — хлористого калия. В
этом случае концентрации ионов серебра и хлора связаны
величиной произведения растворимости ПРAgCI :
ПРAgCI = C Ag+ • CCI─ , отсюда C Ag+ = ПРAgCI/ CCI─.
εAgCI = εoAg + 0,059 lg ПРAgCI ─ 0,059lg CCI─ = εoAgCI ─ 0,059lg CCI─.
Потенциал такого электрода зависит от концентраций катиона и
аниона. Другим примером является каломельный электрод
(каломель – Hg2CI2): Hg| Hg2CI2 + KCI.

3. Газовые электроды

В систему вместо труднорастворимого вещества
можно ввести газ, тогда получатся так
называемые газовые электроды. Так, реакцию
восстановления кислорода, растворенного в
воде:
O2 + 2H2O + 4e 4OH─
можно провести в кислородном электроде. Для
этого нужен раствор, содержащий ионы
гидроксила (NaOH) и инертный металл (Pt).
Газоообразный кислород подают на
поверхность платины.

4. Кислородный электрод

5. Хлорный электрод

Если на такую платиновую пластину, погруженную в
раствор соляной кислоты, подавать газообразный хлор,
получится хлорный электрод:
(СI2)Pt|HCI.
На нем протекает реакция:
CI2 + 2e 2CI─.
Для улучшения адсорбции газов на платине ее
поверхность покрывают слоем губчатой, аморфной
платины, так называемой «платиновой чернью».

6. Электроды сравнения (водородный)

(H2)Pt|H2SO4
На платине устанавливается равновесие:
H2 ─ 2e 2H+
εoH + 0,059 lg CH+/PH2
ε =
ε = εo ≡ 0 при C H+ = 1 моль/л и Р H2 = 1 атм.
Ag|AgCI + KCI – хлорсеребряный электрод,
εo = 0,21В
H2
H2
H2
2

7. Red-ox электроды

(+) Pt | Fe3+ Fe3+ + e Fe2+
(─) Pt | Sn2+ Sn4+ + 2e Sn2+
Cr 3+ + e Cr 2+
εo = ─ 0,41в
Cu 2+ + e Cu+
εo = ─ 0,17в
Sn4+ + 2e Sn2+
εo = + 0,15в
Cr2O72─ + 14H+ + 6e 2 Cr3+ + 7 H2O εo = +1,33
CI2 + 2e 2CI─ εo = +1,36

8. Гальванический элемент

Двухэлектродная обратимая система, в которой энергия
химической реакции преобразуется в электрическую,
называется гальваническим элементом. Первый
химический источник тока создал Вольт. Медную и
цинковую пластины он соединил тканью, пропитанной
раствором серной кислоты:
(─) Zn| H2SO4 | Cu (+)
(─) Zn ─ 2e → Zn 2+
(+)2H+ + 2e → H2 ↑.
Из-за выделения газообразного водорода такая система
не получается обратимой, она работает только на
разряд.

9. Элемент Даниэля-Якоби

10. Схема элемента и обозначение электродов

Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu
(─) Zn| ZnSO4 || CuSO4 | Cu (+)
(─) Zn ─ 2e Zn2+
(+) Cu2+ + 2e Cu
Электрод, на котором протекает процесс окисления,
называется анодом.
Электрод, на котором протекает процесс
восстановления, называется катодом.

11. Электродвижущая сила (Э.Д.С)

Суммарная работа, производимая
электрическим током называется
электродвижущей силой (э.д.с.)
элемента (Е).
∑Аi = Е • n • F
где n – заряд иона металла,
F – число Фарадея для приведения к молю.

12. Виды работ

А1 –работа окисления цинка (поверхность
металлического цинка в контакте с раствором его
соли). А1 = ─ εZn • n • F.
А2 – работа восстановления ионов меди (поверхность
меди в растворе ее соли). А2 = εCu • n • F.
А3 – работа преодоления контактного потенциала
(контакт цинка и меди с электрическим проводником –
граница раздела двух металлов).
А4 – работа преодоления диффузионного потенциала
(контакт растворов солей меди и цинка с раствором
хлорида калия – граница раздела двух растворов).

13. Связь э.д.с. с потенциалами электродов

А3 = А4 ≈ 0.
Е • n • F = = εCu • n • F ─ εZn • n • F
Е = εCu ─ εZn
Медь – катод, цинк – анод. В общем случае э.д.с.
гальванического элемента равна разности электродных
потенциалов катода и анода:
Е = εкатода ─ εанода
По своему физическому смыслу Е≥0, поэтому
εкатода > εанода ,
Е = ε0Cu ─ ε0Zn = 0,337 ─ (─ 0,762) = 1,1 В

14. Концентрационная цепь

(1) Cu| CuSO4 || CuSO4 | Cu (2)
С1 = 1 моль/л, С2 = 0,01 моль/л
(1) εCu = ε0Cu = 0,34В,
(2) εCu = ε0Cu + (0,059/2) • lg 0,01 = 0,28В.
Е=0,06В.
Элемент, работающий за счёт разности концентраций,
называется концентрационным.

Источник: ppt-online.org

Электроды 1 и 2 рода, окислительно-восстановительный, сравнения. Электроды первого рода. Электроды второго рода

36(1).Электроды 1 и 2 рода, окислительно-восстановительный, сравнения. Электроды первого рода. В потенциалопределяющих реакциях на этих электродах участвует один вид ионов. Металлические электроды, обратимые относительно катионов (в том числе и амальгамные), и металлоидные, обратимые относительно анионов:

Уравнение потенциалопределяющей реакции на электродах, обратимых относительно катионов, Электродный потенциал с учетом того, что активность твердого вещества при данной температуре постоянна и равна единице: А м а л ь г а м н ы е электроды состоят из амальгамы металла, находящейся в контакте с раствором, содержащим ионы этого металла : Уравнения потенциалопределяющей реакции электрода и его потенциала: К электродам первого рода относятся также газовые.

Водородный электрод пластинка из платины, покрытая электролитической платиновой чернью, погруженной в раствор, содержащий потенциалопределяющие вещества, через который пропускается водород. В кислой среде системе отвечает уравнение потенциалопределяющей реакции которое может быть записано в упрощенном виде:

Потенциал водородного электрода

Поскольку стандартный потенциал водородного электрода при всех температурах условно принят равным нулю, то при Р, = 1 потенциал электрода определяется рН раствора: В щелочной среде в системе протекает потенциалопределяющая реакция по уравнению которому отвечает уравнение для расчета потенциала: Водородный электрод применяется как индикаторный при экспериментальном определении рН растворов. Кислородный электрод по устройству аналогичен водородному электроду. В щелочной среде для системы

электродный процесс и отвечающее ему уравнение для расчета потенциала

Создать практически кислородный электрод с данной реакцией не удается, так как в реальных условиях металлы под действием кислорода окисляютсяэПотенциал Кислородного электрода как в щелочной, так и кислой среде зависит от рН раствора:

Электроды второго рода.

Такие электроды состоят из трех фаз: металл покрыт слоем его труднорастворимой соли и погружен в раствор, содержащий анионы, одноименные с анионами соли:

В потенциалопределяющей реакции на этом электроде принимают участие как катионы, так и анионы. Электрохимическому процессу сопутствует химическая реакция, приводящая к осаждению или растворению МА: Суммарное уравнение реакции, согласно которой электрод обратим относительно аниона, Последней реакции соответствует уравнение для расчета электродного потенциала

Электрод второго рода можно рассматривать как электрод первого рода, обратимый относительно катиона у которого активтность в растворе определяется растворимостью МА. Вследствие устойчивости потенциалов электроды второго рода могут быть использованы как электроды сравнения при потенциометрических измерениях. для этого наиболее употребительны каломельный и хлорсеребряный электроды. Каломельный электрод состоит из ртути, покрытой пастой, содержащей каломель, и соприкасающейся с раствором хлорида калия: .

Уравнение потенциалопределяющей реакции По концентрации применяемого раствора КСI различают 0,1 н., 1 н. и насыщенный каломельные электроды. Последний имеет наиболее широкое применение.

Хлорсеребряный электрод серебряная пластинка, покрытая АgС1 и погруженная в раствор КСI. Уравнение электродной реакции Окислительно-восстановительные электроды. Все электроды, которым соответствует потенциалопределяющие реакции с участием электронов, представляют собой окислительно-восстановительные системы.

Однако принято в особую группу выделять электроды, в потенциалопределяющих реакциях которых не участвуют простые вещества — газы, металлы. Эти электроды называются окислительновосстановительяыми (редокси-электроды). В общем виде схема электрода и уравнение потенциалопределяющей реакции записываются так: Сюда относятся в первую очередь электроды, у которых Ох и Red представляют собой ионы, причем электродная реакция состоит в перемене их заряда. Потенциал окислительно-восстановительного электрода для систем, характеризующихся равновесием, потенциал рассчитывается по уравнению Кроме относительно простых окислительно-восстановительных электродов существуют более сложные, в потенциал- определяющих реакциях которых участвуют ионы Н+ и молекулы воды. Например, системе отвечают уравнения электродной реакции и для расчета потенциала электрода:

Из расчетного уравнения видно, что потенциал редокс электрода зависит

Похожие материалы

• График зависимости состава пара от состава жидкой фазы при постоянном давлении. Вариантность системы в азеотропной точке
• Диаграмма плавкости 2-х компонентных систем. Диаграммы плавкости систем с конгруэнтно и инконгруэнтно плавящимися соединениями
• Зависимость константы скорости реакции от температуры. Вычисление константы скорости бимолекулярной реакции по числу соударений

Источник: vunivere.ru