1. Электроды первого рода. Водородный газовый электрод.

1. Электроды первого рода. Водородный газовый электрод.

К электродам первого рода относят металлические электроды, обратимые относительно катионов, и металлоидные, обратимые относительно анионов. Обратимость электрода относительно тех или других ионов означает зависимость его потенциала от концентрации данных ионов. Примерами металлических электродов типа М | М^z+ являются рас­смотренные ранее Zn° | Zn²⁺, Cu⁰ | Сu²⁺, Аg° | Ag⁺ и др. Электрод­ный потенциал их определяется уравнением (10) и зависит только от концентрации (активности) одного вида ионов металла. Для электродов, обратимых относительно анионов, применимо уравнение (11). Примером металлоидного электрода, обратимого относи­тельно аниона, может служить селеновый электрод Se | Se^2-.

К электродам первого рода относят также газовые электроды, которые могут быть обратимы по отношению к катиону или аниону. Их создают по схеме (металл) газ | раствор. Металл в газовых элек­тродах необходим как переносчик электронов и для создания по­верхности, на которой протекает реакция. Металл должен быть инертным по отношению к веществам, находящимся в растворе. Ти­пичным примером газового электрода является водородный элек­трод (Рt) Н₂ | Н ⁺. Ранее (рис. 2) был рассмотрен стан­дартный водородный электрод.

Потенциал водородного электрода зависит от температуры, кон­центрации ионов водорода в растворе и давления водорода на поверхности электрода. Если на электроде протекает реакция 2Н⁺ + 2е^-→ Н₂, то

где   - парциальное давление водорода на поверхности электрода, приблизительно равное 1. Так как , то

Водородный электрод дает воспроизводимые значения потенциалов. Недостатком его является большая чувствительность к условиям работы: необходимы высокая степень чистоты водорода, активное со­стояние поверхности платины, отсутствие окислителей и восстано­вителей в исследуемом растворе.

 

 

2. Электроды второго рода. Каломельный и хлорсеребряный электроды.

Электроды второго рода состоят из металла, труднораствори­мой соли этого металла и второго соединения, хорошо растворимого и с тем же анионом, что и первое соединение. Условное обозначение таких электродов М | МА | А^z-. Представителями электродов вто­рого рода являются хлорсеребряный и каломельный электроды. Благодаря простоте изготовления и отличной воспроизводимости потенциала их широко применяют в качестве электродов сравнения при составлении разнообразных гальванических элементов, а также вместо СЭВ при определении потенциалов других электродов.

Хлорсеребряный электрод Аg | АgСl | КС1 (рис. 3) представ­ляет собой серебряную проволоку, покрытую слоем АgС1, опущен­ную в насыщенный раствор КС1, находящийся в сосуде с микрощелью для контакта с исследуемым раствором.

 

 

                                                        Рис. 3. Хлорсеребряный электрод

                                                                  

1 – серебряная проволока,

2 – слой AgCl,

3 – раствор AgCl,

4 – микрощель.

                                                                                                              

 

 

Основному химическому процессу

Ag⁺ + e^-↔ Ag

сопутствует реакция растворения или осаждения соли АgС1:

AgCl ↔ Ag⁺ + Cl^-

Суммарный процесс

AgCl + e^- ↔ Ag⁰ +  Cl^-

определяет вид уравнения для расчета потенциала электрода, обра­тимого относительно аниона:

Потенциал хлорсеребряного электрода с насыщенным раствором KCl равен 0, 23 В при 25 ⁰С.

 

Каломельный электрод (Рt)Нg° | Нg₂Cl₂ | КС1 (рис. 4) пред­ставляет собой смесь Нg° и Нg₂Сl₂, помещенную в сосуд, в дно ко­торого впаяна платина, приваренная к медному проводнику. С целью изоляции на медную проволоку надевают стеклянную трубочку, которую припаивают к сосуду и в которой проволоку закрепляют неподвижно. Платина в каломельном электроде служит переносчи­ком электронов. В сосуд наливают ртуть, так чтобы платина была ею покрыта. На ртуть помещают пасту, полученную растиранием ртути с каломелью в насыщенном растворе КСl, а затем насы­щенный раствор КСl. Сосуд закрывают пробкой с отверстием для солевого мостика.

 

 

 

Рис. 4 Каломельный электрод.

1 – платина, 2 – медный проводник,

3 – стеклянная трубка, 4 – раствор

  5 – паста, 6 – ртуть.

                                                                                      
                      

 

В соответствии с потенциалопределяющим процессом

Hg₂Cl₂ + 2e^-↔ 2Hg⁰ + 2Cl^-

выражение для потенциала кало­мельного электрода имеет вид

Потенциал каломельного электро­да с насыщенным раствором КС1 ра­вен 0, 242 В при 25 °С.

 

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: