онів ртуті, а остання - від концентрації розчину KCl. p> На підставі теоретичних розрахунків встановлено, що величина електродного потенціалу, що виникає на межі між металом і розчином солі цього металу (тобто розчином, що містить іони цього металу), дорівнює:
В
де Е0 - електрична постійна, що залежить від вибору електрода порівняння, R - газова постійна, рівна 8,32 Дж/граджмоль, Т - абсолютна температура, n - ступінь окислення металу в даному з'єднанні (у відповідності з теорією будови атома - число електронів, яке втрачає атом металу, перетворюючись на іон), F - число Фарадея, с - молярна концентрація іонів металу в даному розчині.
Це рівняння виражає залежність потенціалу металу від концентрації його іонів у розчині і називається рівнянням Нернста. При використанні концентрованих розчинів сильних електролітів концентрація іона в розчині замінюється його активністю. При активності, що дорівнює одиниці, другий доданок правої частини рівняння стає рівним нулю, і тоді E = E0. Якщо електродом порівняння узятий стандартний водневий електрод, те такий гальванічний елемент дає можливість отримати значення стандартного електродного потенціалу для даного металу.
Електродний потенціал вимірюється в вольтах і дорівнює енергії (вимірюваної в джоулях, Дж), віднесеної до кількості електрики (вимірюється в кулонах, Кл), тобто 1 У = 1 Дж/Кл. Тоді потенціалу гальванічного елемента можна надати наступний фізичний сенс: це міра енергії, що виробляється в ході протікають у системі хімічних реакцій. У фізиці одиниця виміру електрорушійної сили (ЕРС) - вольт - являє собою ту силу, яка дозволяє заряду в 1 кулон вчинити роботу в 1 джоуль.
Цілісне уявлення про хімічну системі неможливо створити без зв'язку з життям, з практикою. Вивчення електрохімічних систем необхідно для розуміння не тільки широко використовуваних процесів (в гальванічних елементах, в акумуляторах, при електролізі), а й інших явищ навколишнього світу, зокрема широко поширених процесів корозії. Атмосферна корозія, руйнівний дія якої знайоме всім, виникає при контакті двох різнорідних металів, що утворюють гальванічну пару в середовищі електроліту. У такій парі більш активніший метал грає роль анода і окислюється. Повчальною є історія одного заможного американця, який побажав, не рахуючись з витратами, побудувати унікальну яхту. Її днище обшили дорогим Монтель-металом (сплав 70% нікелю, близько 30% міді; 1-2% заліза і марганцю), а кіль, форштевень і раму керма виготовили зі сталі. При спуску яхти на воду в її підводної частини утворилася гальванічна пара. Значна різниця електродних потенціалів у Монтель-металу і стали змушувала гальванічний елемент активно працювати, в результаті ще до завершення оздоблювальних робіт корпус яхти дав першу текти.
Електрохімічні методи широко застосовуються в аналітичній хімії. Захист навколишнього середовища передбачає постійний аналітичний контроль (моніторинг) безлічі різних об'єктів: во'ди (поверхневі, морські, річкові, озерні), повітря (у тому числі аерозолі, пилу, тумани, дими), грунту і донні відкладення, рослини, сільськогосподарська продукція, харчові продукти, корми, тканини тварин і людини. Шкідливі хімічні речовини поширені всюди в навколишньому середовищі. Основне завдання аналітичного контролю полягає в тому, щоб отримати об'єктивну інформацію про вміст шкідливих компонентів у середовищі проживання.
Початок розвитку електрохімічних методів аналізу пов'язують з виникненням класичного електрогравіметріческого методу (близько 1864 р., У. Гіббса). Відкриття М.Фарадеем в 1834 р. законів електролізу пізніше лягло в основу методу кулонометрії (застосування цього методу почалося з 1930-х рр..). Справжній перелом у розвитку цих методів стався після відкриття в 1922 р. Я.Гейровскім методу полярографії (електроліз з капає ртутним електродом). Електрохімічні методи аналізу частіше інших використовують в аналітичній хімії навколишнього середовища: у аналізі вод, атмосфери, грунтів і їжі.
Таким чином, знайомлячись з електрохімічними системами, учні можуть побачити практичну цінність хімічної науки. Крім того, розгляд електрохімічних систем підводить учнів до висновку про єдність найважливіших явищ навколишнього світу (маси і енергії, електричних явищ і хімічних перетворень). Можна очікувати позитивних результатів у розвитку природничо-наукового світогляду учнів, якщо завдяки творчому підходу педагога цілісність уявлень про електрохімічних системах буде донесена до свідомості учнів.
Хімічні джерела струму
Хімічні джерела струму, пристрої, що виробляють електричну енергію за рахунок прямого перетворення хімічної енергії окисно-відновних реакцій. Перші Х. і. т. створені в 19 ст. (Вольтів стовп, 1800; елемент Даніела - Якобі, 1836; Лекланше елемент, 1865, і ін.) До 60-х рр.. 19 в. Х. і. т. були єдиними джерелами електроенергії для живлення електричних приладів і для лабораторних дослі...
