pan> 2 + Вј
РОБОТА № 9. ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ
1. Мета роботи : Формування навичок вимірювання і розрахунку електрорушійних сил гальванічних елементів.
2. Основні теоретичні положення
Хімічними джерелами струму (ХДС) називаються пристрої, службовці для перетворення енергії хімічних реакцій в електричну енергію. Дія ХІТ засноване на мимовільному протіканні окисно-відновних реакцій, при цьому електрони від відновника до окислювача перелається по зовнішньому ланцюзі (металевий провідник). p align="justify"> Розрізняють три основних види ХІТ: гальванічні елементи (ГЕ), акумулятори та паливні елементи.
гальванічним елементом називають ХІТ одноразового використання, в якому реагенти (окислювач і відновник) входять безпосередньо до складу гальванічного елемента і витрачаються в процесі його роботи. Принцип дії гальванічного елемента розглянемо на прикладі мідно-нікелевого елемента: мідна та нікелева пластини занурені в розчини своїх сульфатів (рис. 1). p align="justify"> Для запобігання прямої взаємодії реактивів розчини NiSO 4 і CuSO 4 розділені пористою перегородкою або знаходяться в різних судинах, а електричний контакт забезпечується електролітичним містком (розчин КС1).
При контакті металу з розчином на міжфазної кордоні виникає подвійний електричний шар і встановлюється рівновага:
1) Ni В« Ni < span align = "justify"> 2 + + 2e,
2) Сu В« Сu < span align = "justify"> 2 + + 2е
Кожному рівноваги відповідає певне значення рівноважного потенціалу Е і Е. У стандартних умовах (Р = 1 атм, Т = 298К активність іонів Меn + в розчині дорівнює 1) стандартний потенціал нікелевого електрода Е0 = -0, 25 В, а мідного - Е0 = 0,34 В.
В
Рис. 1. Схема мідно-нікелевого гальванічного елемента
- пориста перегородка
При замиканні зовнішнього ланцюга в силу різниці потенціалів електрони з нікелевого електрода будуть переходити на мідний електрод, У ланцюзі з'явиться електричний струм. Перехід електронів порушить рівноваги на кордонах "метал-розчин". Щоб повернутися в стан рівноваги, нікелевий електрод почне окислюватися, а іони міді - відновлюватися. br/>
1) Ni 0 - 2е В® Ni 2 + ,
2) Сu 2 + + 2е В® Cu 0
Дані процеси будуть продовжуватися до тих пір, поки не вирівняються потенціали електродів або не розчиниться весь нікель (або не висадиться на мідному електроді вся мідь). Електрод, який окислюється при роботі ХІТ називається анод (має менше значення потенціалу і позначається " - "), а електрод, на якому при експлуатації відбувається відновлення, називається катод (має більше значення потенціалу, позначається "+"). Сумарна хімічна реакція, що протікає в гальванічному елементі, називається токообразующей. Для Cu-Ni елемента
CuSO 4 + Ni В® < span align = "justify"> NiSO 4 + Сu
Гальванічнийелемент прийнято записувати схематично. Межу розділу "метал-розчин" позначають однією вертикальною рисою, а кордон між розчинами - двома рисами. Схема Cu-Ni елемента, наприклад, записується у вигляді:
( - ) Ni ГЄ < span align = "justify"> NiSO 4 ГЄГЄ CuSO 4 ГЄ
