Двойной электрический слой. Электродный потенциал

При погружении металлической пластины в раствор соли данного металла (электрод или полуэлемент) может происходить один из двух процессов:

1. Если металл является активным восстановителем (т. е. легко теряет электроны), то под действием диполей воды, содержащихся в растворе, некоторая часть атомов металла оставляет свои электроны на электроде и в виде гидратированных ионов переходит в раствор:

Me⁰ + mH₂О → Meⁿ⁺ • mН₂О + п .

в растворе на электроде

Или без учета гидратации ионов:

Ме⁰→ Меⁿ⁺ + п.

В результате этого процесса окисления металлическая пластинка заряжается отрицательно, а катионы металла притягиваются к ней и поэтому прилегающий к пластинке слой раствора заряжается положительно. Таким образом на границе металл—раствор возникает двойной электрический слой (ДЭС), как это показано на рис. 1.

23)

В электрохимии стандартный электродный потенциал, обозначаемый E^o, E⁰, или E^θ, является мерой индивидуального потенциала обратимого электрода (в равновесии) в стандартном состоянии, которое осуществляется в растворах при эффективной концентрации в 1 моль/кг и в газах при давлении в 1 атмосферу или 100 кПа (килопаскалей). Объёмы чаще всего взяты при 25 °C. Основой для электрохимической ячейки, такой, как гальваническая ячейка, всегда является окислительно-восстановительная реакция, которая может быть разбита на две полуреакции: окисление на аноде (потеря электрона) и восстановление на катоде (приобретение электрона). Электричество вырабатывается вследствие различия электростатического потенциала двух электродов. Эта разность потенциалов создаётся в результате различий индивидуальных потенциалов двух металлов электродов по отношению к электролиту.

Располагая металлы в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, получают ряд напряжений Николая Николаевича Бекетова (1827-1911), или ряд стандартных электродных потенциалов. Числовые значения стандартных электродных потенциалов для ряда технически важных металлов приведены в таблице.

Ряд напряжений металлов

Факторы, влияющие на величину ζ -потенциала:

1. Влияние индифферентных электролитов (не изменяющих φ_о-потенциал), не содержащих ионы, входящие в состав решетки твердой фазы:

А) в состав входят ионы, сходные с противоионами исходного ДЭС

↑Со =→ ↓δ (сжатие) =→ ↓ ζ -потенциал (кривая 1)

Влияние концентрации такого электролита на величину z- потенциала иллюстрирует рис.5.4.

2 Влияние неиндифферентных электролитов (способных изменять φ_о-потенциал), содержащих ионы, которые могут входить в состав решетки твердого тела):

А) ион, способный входить в состав решетки твердого тела имеет тот же знак, что и φ_о-потенциал

.

Рис.5.7. Зависимость электрокинетического потенциала от концентрации неиндифферентных ионов

Например, потенциалопределяющими ионами мицеллы {m[AgJ]nAg⁺(n-x)NO₃^-}⁺xNO₃^-служат неиндифферентные ионы Ag⁺, и мы добавляем в систему раствор-электролитAgNO₃.

При малых концентрациях электролита с увеличением концентрации С электрокинетический потенциал растет за счёт повышения потенциала поверхности j₀при адсорбции на ней неиндифферентных ионов.

При повышенных концентрациях электролита преобладающим становится влияние ионов NO₃^-, введенных вместе с неиндифферентными - противоионами ДЭС. Они сжимают диффузный слой, вызывая снижениеz- потенциала. По этой причине в данном случае зависимость электрокинетического потенциала мицелл от концентрации неиндифферентных ионов имеет экстремум (рис. 5.7).

Б) Влияние электролита, содержащего неиндифферентные ионы противоположные по знаку потенциалопределяющим ионам мицеллы.

Например, к системе мицелл {m[AgJ]nAg⁺(n-x)NO₃^-}^+хxNO₃^-прибавляют электролит KJ, содержащий неиндифферентные ионы J^-, противоположные по знаку потенциалопределяющим ионам Ag⁺.

В этом случае адсорбция ионов йода на поверхности агрегата приведёт к снижению j₀потенциала поверхности и тем самым – к снижению иz- потенциала. Это видно из рис. 5.8. На нём увеличение концентрации электролита от С₁до С₃приводит к снижениюj₀потенциала отj₀¹доj₀³, аz-потенциала – отz¹ доz³.

В предельном случае при С₄возможна перезарядка коллоидной частицы -z₄ приj₀⁴.

24)

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: