Mis on elektroodi potentsiaal
Metalli elektroodipotentsiaal ehk elektroodipotentsiaal on potentsiaalide erinevus, mis tekib metalli ja lahuse liidesel, kui metall sukeldatakse elektrolüüdi lahusesse kristallvõre sõlmedes paiknevate pinnametalliioonide aatomite ja polaarsete interaktsiooni tulemusena. elektroodi pinnale orienteeritud veemolekulid ... See on tingitud elektrilise topeltkihi moodustumisest, see tähendab laetud osakeste asümmeetrilisest jaotusest piiril.
Elektrolüütides metallide lahustumist kasutatakse keemilistes elektriallikates. Omasoola lahuses suitsutatud metallplaat kipub selles ühel või teisel viisil lahustuma. Seda tendentsi nimetatakse mõnikord metalli lahustumiselastsuseks.
Tsinksulfaadi ZnTAKA4 lahusesse sukeldatud tsinkplaat annab lahusele tsingiosakesed positiivselt laetud ioonide kujul.Tänu sellele, et roosad aatomid lahkuvad positiivselt laetud ioonidena, tekib tsinkplaadile vabade elektronide liig ja see laetakse negatiivselt ning pinnalähedases vedelikukihis tekib liig positiivseid ioone. tsingist ja seetõttu on see kiht positiivselt koormatud. Sel viisil tekib vedeliku ja metalli vahelisele piirile elektriline topeltkiht ruumiliselt eraldatud vastupidise märgiga laenguid.
Need laengud takistavad metalli edasist lahustumist – negatiivsed plaadid hoiavad positiivset metalliiooni ja elektrolüüdi positiivne laeng surub metalliiooni tagasi plaadi poole. Teisisõnu, metalli-vedeliku liidesel asuv kaksikkihi elektriväli takistab metalliioonide edasist üleminekut lahusesse, tekib tasakaal metalli lahustumise kalduvuse jõudude vahel, mis on oma olemuselt keemilised ja elektrilised jõud, mis on vastandlikud.
Elektrilise topeltkihi moodustumise skeem metalli ja elektrolüüdi vahelisel piiril
Seega omandab metallelektrood elektrolüüdis lahustumise tõttu elektrolüüdi suhtes teatud elektroodi (teisisõnu elektrokeemilise) potentsiaali, mis sõltub elektroodi materjalist ja elektrolüüdi koostisest.
Elektroodide potentsiaalid võivad siiski olla positiivsed. See juhtub juhtudel, kui lahuse positiivsed ioonid lähevad elektroodile, laadides seda positiivselt ja elektrolüüdikiht - negatiivselt, näiteks kui vaskplaat on sukeldatud piisavalt kontsentreeritud vasksulfaadi (CuSO)4 lahusesse.
Elektrilist topeltkihti võib võrrelda kondensaatoriga, mille üks plaat on metallpind ja teine on metalli pinnal lahustatud ioonide kiht. Vastupidiselt laetud plaatide vahel on potentsiaalide erinevus ehk hüpe.
Potentsiaalne hüpe elektroodi-lahuse liidesel võib olla süsteemi redoksvõimekuse mõõt. Sellist potentsiaalset hüpet või samaväärselt kahe faasi potentsiaalset erinevust on aga võimatu mõõta. Aga mõõta saab e. jne. c) elemendid, mis koosnevad meid huvitavatest elektroodidest ja ühest (kõikidel juhtudel sama) elektroodist, mille potentsiaal on tinglikult eeldatud nulliks.
On mõõdetud jne. c iseloomustab meid huvitava elektroodi redoksvõimsust mõne tingimusliku nulli suhtes. Nii saadud väärtust nimetatakse metalli sisepotentsiaaliks.
Mis tahes metalli elektroodipotentsiaali mõõtmiseks on vaja elektrolüüti asetada teine elektrood, millel on omakorda teatud elektroodipotentsiaal, olenevalt selle materjalist. Seetõttu saab otse mõõta ainult kahe elektroodi potentsiaali algebralist summat.
Sel põhjusel määratakse erinevate materjalide elektroodide potentsiaalid vastavalt standardile (vesinikelektrood, mille potentsiaali peetakse tavaliselt nulliks.
Mõõtmiseks võib kasutada ka teisi võrdluselektroode, mille potentsiaal vesiniku standardelektroodi suhtes on teada. See potentsiaal leitakse ka e mõõtmise põhjal. jne. c) vooluahel, mis koosneb valitud võrdluselektroodist ja standardsest vesinikelektroodist.
Kui uuritav elektrood, mis on ühendatud standardse vesinikelektroodiga, on negatiivne, omistatakse sisepotentsiaalile märk » -», vastasel juhul märk «+».
Näiteks sel viisil vastava metallisoola lahuses mõõdetud tsingi -0,76 V, vase +0,34 V, hõbeda +0,8 V elektroodipotentsiaal määratakse negatiivsema potentsiaali lahutamisega -positiivse potentsiaalist.
Kui vastavasse elektrolüüti asetada kaks erineva elektroodipotentsiaaliga metallplaati, näiteks väävelhappe (H2SO4) lahusesse, kuhu on pandud tsink (Zn) ja vask (Cth), siis näitab nende plaatidega ühendatud voltmeeter pinget neid veidi rohkem kui 1 V.
See pinge, antud juhul e. jne. c) galvaaniline paar, tuleneb väikese positiivse potentsiaaliga vase ja olulise negatiivse potentsiaaliga tsingi elektroodide potentsiaalide erinevusest. Selline seade on kõige lihtsam galvaaniline element — Volta element.
Galvaanielemendis muundatakse keemiline energia elektrienergiaks ja selle abil on võimalik keemilise reaktsiooni energiast tingitud elektritöid teha.
Mõõtmine e. jne. c) galvaanielemente tuleb toota voolu puudumisel elemendiahelas. Vastasel juhul on mõõdetud e. jne. s on väiksem kui defineeritud väärtus kahe elektroodi tasakaalupotentsiaalide erinevus… Tegelikult vastab teatud elektronide kontsentratsioon elektroodidel tasakaalupotentsiaalile: mida positiivsem on see madalam, seda negatiivsem on see kõrgem. Sellest lähtuvalt on ka lahuses oleva topeltkihi osa struktuur erinev.
Mõõtmine e. jne. koosvooluvooluta element toodetakse tavaliselt kompensatsioonimeetodil. Selle rakendamiseks peab teil olema mõni standard e jne. koos Sellise standardina toimib nn tavaline element. Enamasti kasutavad nad Westoni elavhõbe-kaadmiumi normaalelementi, nt. jne. mis on võrdne 1.01830 V 20 °C juures.