Электрохимический элемент
Электрохимический элемент.
Электрохимический элемент – прибор использующий внутренние потенциалы на электродах для получения полезной работы. Основным условием работы электрохимического элемента является согласованность процессов переноса зарядов в проводниках 1 и 2-го родов, а так же на межфазных границах между ними.
Согласованность этих процессов обеспечивает протекание на межфазной границе электролита и электрода окислительно-восстановительной реакции. Полная окислительно-восстановительная реакция является суммой элементарных процессов (полуреакций) на каждом из электродов, разделенных в пространстве.
ЭДС элемента зависит от константы равновесия реакций, и чем она выше, тем больше величина ЭДС.
Химическая реакция в Э/Х элементе протекает самопроизвольно, поэтому ЭДС э/х элемента всегда положительна. Каждый э/х элемент характеризуют стандартной ЭДС Е0, т.е. разностью потенциалов, возникающих на электродах при активности электролита =1.
Запись э/х элемента производится по следующим правилам:
1. Стандартная ЭДС элемента равна стандартному электродному потенциалу правого электрода минус стандартный электродный потенциал левого электрода. Электрод справа записывается в последовательности металл-ион, электрод слева – ион-металл. Например, элемент Якоби использует электрохимическую реакцию между медью и цинком: Cu2++Zn = Cu + Zn2+. Э/х элемент записывается в виде:
(–) Zn|Zn2+||Cu2+|Cu (+)
Е0= 0,337-(-0,763) = 1,100 В (298К). ЭДС положительна, что соответствует самопроизвольности процесса.
Рекомендуемые материалы
2. Реакция на левом электроде записывается как окислительная, на правом – как восстановительная:
Левы электрод: Zn = Zn + 2e (окисление)
Правый электрод: Cu2+ +2e = Cu (восстановление)
Суммарная реакция: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
Для самопроизвольной реакции величина энергии Гиббса DG отрицательна. DG0 = -nFE0 , где n – число электронов; F – число Фарадея (96500); Е0 – стандартный электродный потенциал.
Учитывая, что DG0 = -RTlnK, то
RTlnK = nFE0
Люди также интересуются этой лекцией: 10.4 Жилище.
Следовательно 
Где К – константа электрохимической реакции.
Конструктивно электрохимический элемент представляет собой две емкости, заполненные соответствующим электролитом с помещенными в них соответствующими металлическими электродами. Необходимым условием работы элемента – наличие ионпроницаемой мембраны (или соляного мостика), обеспечивающей ионный контакт электролитов и передачу ионов из одного электролита в другой.
В реальности в качестве ионпроницаемых мембран используют обычные тонкопористые тканые или полимерные мембраны, препятствующие свободному перемешиванию растворов приэлектродных пространств. Причиной этому служит высокое сопротивление ионпроницаемых мембран, что значительно повышает внутреннее сопротивление элемента и снижает его мощность.
