Базы данных
База данных понятий
Выражает зависимость электродного потенциала от концентраций веществ, участвующих в электродных процессах.
E = E0 + (2,3RT/zF)*lg([Ox]/[Red]), где E0 - стандартный электродный потенциал, R - газовая постоянная, T - абсолютная температура, z - число электронов, участвующих в электродном процессе, F - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), [Ox] и [Red] - произведения концентраций (активностей) веществ, принимающих участие в соответствующей полуреакции в окисленной (Ox) и восстановленной (Red) формах.
При 25°C и упрощении констант уравнение принимает вид: E = E0 + (0,059/z)*lg([Ox]/[Red]).
Примеры решения задач:
Задача 1. Гальванический элемент состоит из металлического цинка, погруженного в 0,1 М раствор нитрата цинка, и металлического свинца, погруженного в 0,02 М раствор нитрата свинца. Вычислить ЭДС элемента. написать уравнения электродных процессов, составить схему элемента.
Решение 1. Чтобы определить ЭДС элемента, необходимо вычислить электродные потенциалы. Для этого в справочнике находим значения стандартных электродных потенциалов системы Zn2+/Zn (-0,76 В) и Pb2+/Pb (-0,13 В), а затем расчитывает значения потенциалов по уравнению Нернста:
E(Zn2+/Zn) = -0,76 + (0,059/2)*lg(0,1) = -0,76 + 0,030(-1) = -0,79 В,
E(Pb2+/Pb) = -0,13 + (0,059/2)*lg(0,02) = -0,13 + 0,030(-1,7) = -0,18 В.
ЭДС элемента: E = E(Pb2+/Pb) - E(Zn2+/Zn) = -0,18 - (-0,79) = 0,61 В.
Поскольку E(Pb2+/Pb) > E(Zn2+/Zn), то на свинцовом электроде будет происходить восстановление, т.е. он будет служить катодом, а на цинковом электроде будет происходить окисление, т.е. этот электрод будет анодом.
Схема элемента имеет следующий вид: (-) Zn|Zn(NO3)2(0,1 M)||Pb(NO3)2 (0,02 M)|Pb (+)
Задача 2. Вычислить потенциал серебряного электрода в насыщенном растворе бромида серебра (ПР = 6 · 10-13), содержащем, кроме того, 0,1 моль/л бромида калия.
Решение 2. Уравнение Нернста для системы будет иметь вид: E = E0 + 0,059lg[Ag+].
Справочное значение стандартного электродного потенциала E0 для системы Ag+/Ag составляет 0,80 В. Поскольку бромид калия можно считать полностью диссоциированным, то [Br-] = 0,1 моль/л. Отсюда, по уравнению произведения растворимости, находим концентрацию ионов серебра: [Ag+] = ПР(AgBr)/[Br-] = 6 · 10-13 / 0,1 = 6 · 10-12 моль/л.
Подставляем значения в уравнение Нернста: E = 0,80 + 0,059lg(6·10-12) = 0,80 + 0,059(-12 + 0,78) = 0,80 - 0,66 = 0,14 В.