nekrasovI (1114433), страница 67
Текст из файла (страница 67)
т'-32. Схема гндратацпн уже из приведенных примеров, она весьма ' н н значительна. Наглядное представление о гидратированном ионе даст рис. Ъ'-82. Расположенные около иона молекулы воды поворачиваются к нему противоположно заряженной стороной своего диполя. К свободному концу последнего притягивается второй слой молекул и т. д. до тех пор, пока силы притяжения к иону не станут меньше энергии молекулярного движения в растворе. Таким образом, около иона образуется как бы «шуба» из молекул воды, которая перемещается вместе с ним при его движении к электроду и тем самым сильно замедляет это движение " т' Дополнения !) Ванду того что атомы н ноны разных металлондов также характеризуются разлкчной. прочностью связи элсхтроное, реакцнн вытеснення могут иметь место н для ннх.
Например, прн взаимодействии атома хлора с ионом нада электрон с последнего переходит на хлор: 2К1+ С!а 2КС)+ )а нлк 2Г+ С!а = 2СГ + !а Так как активность металлонда определяется энергичностью и р н. с о е д н н е н н я электронов, можно сказать, что более антнвные металлонды вытесняют менее актквные нз нх солей. Однако с этим явлением прнхолнтся сталкиваться сравнительно редко, так как прн взанмодействнн металлондов гораздо чаше протекают различные более сложные реакцнн. 2) Еслн кусочек цинка поместить в раствор какой-нибудь медной сола, то на его поверхности тотчас осядут частнчкн ме- Раг.
у-Ю. Скача аееталлнческой меды. Такой «помедненный» цннк, опушенный в рас- ааааа гааааааача;апа теор какой-лнбо кнслоты, реагнрует с ней гораздо энергичнее пары. чистого. Объясняется это тем, что образовавшаяся галааакическая пара Хп — Си работает подобно рассмотренному в основном тексте гальваннческому элементу; электроны с цннка переходят на медь н уже с последней — на находяшнеся в растворе ноны водорода (ркс. !г-33). Поэтому пазообразный водород выделяется не, на самом цнцуе, Ч.
Растворы Электродные иотекцкллм иеКотирмк металлов Иок Ео, и Иоа Итти тл Металл Ео, к К' ыя" хц Ри" зцзн' Сц" Аа' Ац"' К Си ыя хи Ри -з,эз -2,67 -З,З7 -0,76 -ОАЧ зи нт Сц Аа Ац -О.<6 ао,ш +олм +о,ш +!дз в на меды н не препятствует дальнейшему переходу в раствор попов 2п ц То же самое всегда происходят прн действны кислот на металл, соприкасающийся с другнм. менее актнвыым металлом.
Отсутствием подобного контакта обусловлена, в частности, меыьшая скорость взанмодействня с кнслотамн хнмнческн частого цынка по сравнеяню с обычным. содержащнм примеси менее актнш<ых металлов. 3) Если нзолнровать одну половину установки рнс. Ч-29, напрнмер стакан А, то в месте сопрнкосновення электрода (цанковой пласгннкы) с раствором 2п$0< установится равновесие между атаманы н панамы цынка 2п~~Хп"-~-2а.
Положительные иовы будут находнтьсн в растворе, а электроны в самой пластинке. Вследствне этого прнлсгающнй к электроду слой раствора заряднтся положытеяьно, а сам электрод— отрицательно н между нымн установится разы ость РГ а о т е н ц ы а л о в. Подобное же явление будет иметь Итпц<. казак место н в отдельно взятом стакане Б с тем лшпь оглы. чнем, что велнчнна разности потенцналов будет иная. И, Очевндно, что если бы удалось ее измерить, то тем са— — мым была бы ыолнчественно охарактернзована — гепдеыцнн того нлы нного металла к переходу в раствор — в анде ионов.
Однако методов прямого намерения этях разяостей Рк<. ШЗ<. Скиии оир лил<или аотенцналов не существует, Поэтому для получення клектридицта цотккцклли цинка. цифровых данных приходится применять косвенный путь, основанный на том, что общее развиваемое гальваннческнм элементом макснмальное напряженые равно алгебраической сумме всех нмешщнхсв в нем разностей потенциалов. Если в содержащнй Н' раствор (напрнмер, НтЗО<) опустить платнновый электрод н пропускать окота него газообразный водород, то последний покроет платнну, н у поверхности такого водородного электрода установится равновесне между молекуламн водорода, его атомамн н нонамн: Нт ~~ 2Н '" 2Н'+2а.
Условяо прненмая разность потенциалов между водородным электродом н раствором кнслоты равной нулю н комбнннруя этот электрод, например, с цинковым (рнс. Ч-З4), находам, что разность потенциалов между 2п н раствором его соты (электродный потенц н э л цынка) непосредственно равняется макснмальному напряженыю, развиваемому тзцнм элементом. Подобным же образом можно определить относнтельные электродные ыотенцналы н большинства других металлов. Заряд исследуемого электрода для активных металлов будет отрицательным, для менее актывных, чем водород,— положительным. Ниже приводятся данные (Ек в вольтах), относящнеся к моляльным растворам (для соответствующего иона), обычным температурам ы давленню водорода, равному одной атмосфере.
Прн изменении того нлн нного нз этих условнй электродные потенпыасы меняются, так как равновесны М "' М'+а н Нз и~ 2Н и~ 2Н'-)-2а нлы Нт и . - Н+, + е) соответственно смещаютсв. Например, по мере роста рН среды электродный потенцнал водорода становится все более отрнцательыым (рнс.
Ч-Зб). Так как наиболее активные металлы (в частности, К я Сз) энергычно взанмодействуют с еолой, нх электродные потенциалы устанавлнвалнсь путем последовательного научения систем: металл — его разбавленная амальгама (в неводяой среде) н разбзвленыая амальгама — раствор соли. б В. Химия и электрический ток 4) Завнснмость электродного потенциала (Е,) ат моляльной концентрация рассматриваемого кока (С) прн обмчнмх условнях прнблнженно определяется урввненнем Е* = Ен + (0,06: я)!и С, где я — валентность кона.
Соотношение это дает прежде всего воэможность уточнить зыачеыне электродвнжушей снлы гальваннческого элемента путем учета концентрацны (точнее, актнвностн) содержащегося в нем электролнта. Оно же показывает, что процесс вытеснення одним металлом другого по существу об ратям, так квк с достнженнем равенства значеннй Е, устанввлнвается равновесное состояннж Ен В "((В -!7Е г) рн й Е е Ю д 47 гВ !4 рнс.
Ч-Зз. Знннскмасть нотеякназе ноанроаного электрода от рН сэмам. Рнс. Ч-Эн схема кннкенгреинаь ноа цена. Однако равновесие оказмвается большей частью настолько смещенным в определенную сторону, что процесс может счнтатьсв практически необратимым, Напрнмер, для ревк- цнн вытеснення медн цинком условие равновесия ымеет внд: 034+ 003 !0[Си") -0,76+0,031н[2п-].
Расчет показывает, что процесс прекратнтся только тогда, когда остаточная концентрацля попов Сп" станет в 2 10н' раз меньше наличной кон- цеытрацнн попов 2п-, 5) Налнчыем завнснмостн Ес от концентрацны (точнее, актнвносгн) соответствую. щего нона обусловлена также возможность существованнв к он цент р а ц нонн ы х деп ей. Напрнмер, у показанной на рнс. У.36 снстемы концен- трацня Ай" в левом сосуде меньше, чем в правом. Поэтому пере. Нх Ог ход ионов Ак' в раствор с левого электрода вдет легче н отве- чающая равновесию Ан -" Ай'+ е концентрацыя свободных влентронов в нем значительнее, чем в правом. Прн соедннення обонх электродов проводом электроны переходят слева направо.
Одновременно пронгходыт раствореные серебра с левого элек- трода н его осзждение на правом, а по снфонной трубке (запол- ненной раствором Кг)Оз) справа налево перемещаетсв зквнва. / лентное колнчество конов ХОн. Первоначальная электродвнжу. щая сыла показанной на рисунке цепи составляет только 006 е. Работать эта цепь может лншь до тех пор, дока не достнгнется равенство концентрацнй в обоях сосудах. 6) Знав злектроднме потенцналы металлов, можно вычнс- лнть электрод вн жу ш ую силу (т.
е. максимальное напра. женке) гальванического элемента, построенного нз давней пары. Для этого нужно нз потенцналв положнтельного электрода вычесть потенциал отрыцвтельного. Нзпрямер, для пары 2п — Сп нмеем Е =+0.34 — ( — 0,76) 1,!О е. Реально даваемое гальваянче- скнм элементом напряженне несколько ннже макснмального (нз-за внутренннх сопро- тивлений в самом элементе). 7) Конструнрованне гальванических элементов возможно на основе реакций не только вытеснения, но ы соеднненнв. В частностн, большие перспективы открываются перед т. н. то плнв ям ив зле мент в и н, в основе которых лежнт реакция соедн- нення кислорода со способыымн более нлн менее легко окнсляться вешествамн (Нь СО н др.).
Простейшнм нх представителем является водородно-кнслородный элемент. На рнс. У.37 показана принципиальная схема такого элемента. Водород н кисло- род подаются под нзбмточпмм дааленнем внутрь трубчатых ннкелевых электродов А )г. Растворы п Б. Сквозь нх мелкопорнстые стенки газы сообщаются с заполненным крепкнм раство- ром КОН среднвм пространством (В). Работа элемента основана на ревкцнях: Отрицательный электрод ()() 2Н, + 40Н' = 4Н,О+ 4е Положнтельный электрод (Б) 4е + Оз + 2НзО = 4ОН' Макснмально возможное напряженке такой системы составляет около 1,2 в. Основную трудность прн конструнрованнн топлквных элементов представляет обеспеченне достаточной скоростн протекания электродных процессов. В) Ряд напряжений нельзя рассматрнвать кзк абсолютную характернстяку свойств металлов. Напрнмер, в нейтральной среде водород располагается не правее, а левее олова.
Некоторые растворенные вещества существенно нзменяют ряд напряженый. Например, в растворах КСН он снльно отлнчается от обычного, как то вндно нз прнводнмого ниже сопоставленяя (прн !О'С): Смычиыа ряд: хв Ре В О,ЗН-ком дСХ;хд См В ЗОН-иом ЦСН:тд Сч Вд Си Ая Ав Зп Ая Ач Ре Ав Ая Зо Ре Значнтельно отличаться от обычного может ряд напряженнй н в неводяых средах. Несмотря на свой относительный характер, он все же важен практнческн, так как большей частью поэволвет правнльно орнентнроваться в характере взанмодействня ме. талла с раствором того нлн нного электролнта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
