Galeria de mapas mentais Físico-Química-Eletroquímica
Este é um artigo sobre a diferença entre células eletroquímicas irreversíveis, células eletroquímicas reversíveis e células eletroquímicas irreversíveis (o conteúdo principal inclui: resolução de problemas de reações de eletrodos no processo de eletrólise, fenômenos de polarização e a relação entre tensão e corrente de células eletrolíticas.
Editado em 2024-03-31 10:00:42Microbiologia medica, Infezioni batteriche e immunità riassume e organizza i punti di conoscenza per aiutare gli studenti a comprendere e ricordare. Studia in modo più efficiente!
La teoria cinetica dei gas rivela la natura microscopica dei fenomeni termici macroscopici e le leggi dei gas trovando la relazione tra quantità macroscopiche e quantità microscopiche. Dal punto di vista del movimento molecolare, vengono utilizzati metodi statistici per studiare le proprietà macroscopiche e modificare i modelli di movimento termico delle molecole di gas.
Este é um mapa mental sobre uma breve história do tempo. "Uma Breve História do Tempo" é um trabalho científico popular com influência de longo alcance. Ele não apenas introduz os conceitos básicos da cosmologia e da relatividade, mas também discute os buracos negros e a expansão. Do universo. questões científicas de ponta, como inflação e teoria das cordas.
Microbiologia medica, Infezioni batteriche e immunità riassume e organizza i punti di conoscenza per aiutare gli studenti a comprendere e ricordare. Studia in modo più efficiente!
La teoria cinetica dei gas rivela la natura microscopica dei fenomeni termici macroscopici e le leggi dei gas trovando la relazione tra quantità macroscopiche e quantità microscopiche. Dal punto di vista del movimento molecolare, vengono utilizzati metodi statistici per studiare le proprietà macroscopiche e modificare i modelli di movimento termico delle molecole di gas.
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eletroquímica
Prefácio
Condutor
Mecanismo condutor
Reação do eletrodo --- lei de Faraday
Migração direcional de íons --- número de migração de íons
Condutividade (Molar): Descreve a capacidade de conduzir eletricidade
coeficiente médio de atividade de íons
atividade da solução eletrolítica
Solução eletrolítica: o meio de trabalho de baterias e células eletrolíticas
Condutividade e outras propriedades
conceito básico
Nomenclatura do eletrodo
Para soluções eletrolíticas
Ânodo: [O] perde elétrons;
Os cátions sempre se movem em direção ao cátodo
por exemplo.
para toda a bateria
Eletrodo positivo: os elétrons fluem para dentro, o início da corrente I; eletrodo negativo: os elétrons fluem para fora, o fim da corrente I;
De acordo com o nível de potencial: alto potencial (potencial) - pólo positivo, baixo potencial - pólo negativo Pela natureza da reação: oxidação - ânodo
Reação do eletrodo
por exemplo.
Reação da bateria: soma das reações de 2 eletrodos
Objetos de pesquisa de eletroquímica
Célula
Eletrodo positivo <---> ânodo eletrodo negativo <---> cátodo;
Reação do eletrodo e reação da bateria
Bateria primária "Negativo" "Yang" Zi Huan
Ânodo <-> pólo negativo; cátodo <-> pólo positivo;
Reação do eletrodo e reação da bateria não pode ser escrito na forma menos elétron
Mecanismo condutor de soluções eletrolíticas e lei de Faraday
a
Mecanismo condutor de soluções eletrolíticas
P.S.
condutor
Condutor classe 1
Condutor de elétrons (metal): conduz eletricidade devido ao movimento direcional dos elétrons
Quanto maior a temperatura, mais fraca é a condutividade
Condutor Classe II
Condutor iônico (solução eletrolítica): conduz eletricidade devido ao movimento direcional dos íons
Quanto maior T, mais forte será a condutividade
Lei de Faraday Unidade: Q--C, z--mol, F--C/mol
F=96500C/mol=96485C/mol
Adequado para processo de descarga de bateria e processo de eletrólise
Significado: A quantidade de eletricidade que passa pelo eletrodo é proporcional à quantidade de reagentes do eletrodo gerados (consumidos) // à quantidade de substâncias de reação química que ocorrem
eletromigração de íons
Número de migração iônica A razão entre a quantidade de corrente transportada por um íon e a quantidade total de corrente que passa pela solução
Números de migração iônica t, t- de ânions e cátions *t( )t(-)=1 t( )/t(-)=u( )/u(-)
Significado: Descreva a contribuição de ânions e cátions para a condutividade dentro de um determinado período de tempo
Fatores de influência (tome t como exemplo)
I: A quantidade de carga de cátions que passa pela área da seção transversal do condutor por unidade de tempo
Velocidade de movimento de íons v =A quantidade de material que os cátions migram para fora da área do ânodo/a quantidade de material que reage no eletrodo
Propriedades iônicas: tamanho, forma, estado de valência, etc.
A principal razão pela qual o número de migração é afetado pela concentração: interação entre íons Quando a concentração é baixa, este efeito não é óbvio, mas quando a concentração é alta, a interação entre os íons aumenta à medida que a distância diminui. Neste momento, a velocidade de movimento dos ânions e dos cátions diminuirá.
Se as valências de ânions e cátions forem iguais, as mudanças em t( ) e t(-) não são muito grandes, especialmente os números de migração de ânions e cátions na solução de KCl basicamente não são afetados pela concentração, mas os números de migração de outros íons são geralmente afetados por vários graus de impacto.
Quando as valências de ânions e cátions são diferentes, a velocidade de migração de íons de alta valência diminui mais significativamente com o aumento da concentração do que a de íons de baixa valência.
C: A influência da atração eletrostática de ânions sobre cátions, etc.
Simplifique a influência de E ----> Extraia a mobilidade iônica
Mobilidade iônica //Mobilidade elétrica Unidade: m^2/V/s
Taxa de migração de íons sob intensidade de campo elétrico unitário
Fatores de influência: c, C, A
máximo (você é uma constante)
Quando c -> 0 (a solução é infinitamente diluída), a influência dos ânions é insignificante = os cátions se movem independentemente, então a mobilidade atinge um valor máximo
Limitando a mobilidade elétrica de íons: mobilidade iônica de soluções infinitamente diluídas
Determinação do número de migração iônica·
Utilizar definição t =Q /Q
Q (a quantidade de eletricidade que passa pela área da seção transversal do condutor em um determinado período de tempo) --- medida diretamente por um medidor coulomb//Q=Q( ) Q(-) P--?
Raiz: Medida Q
Porque: dentro de um determinado período de tempo, o número de cátions (ânions) que passam por qualquer interface é igual. Então: você só precisa encontrar o número de cátions (ânions) que passam por uma determinada interface.
Encontre Q == Encontre n (migração)
Método 1: Balanço de material na área do ânodo
1. Pegue " " = a reação gera cátions 2.n (traseira), n (frente), n (reação) estão disponíveis Nota: Área do ânodo: [O], os cátions migram para fora, então "-n migração"
Método 2: Balanço de material na área catódica
sub tópico
por exemplo. 43,50---n (frente) [A quantidade de água antes e depois da reação permanece inalterada e pode ser considerada como a água na área do ânodo antes da reação = a água na área do ânodo após a reação]; -Q//n (reação do ânodo).
Método 1 Balanço de material iônico da área anódica
Método 2 Balanço de material íon-área anódica
métodos de teste
Método Hitov - mede respectivamente a quantidade de material que os íons migram para fora da área polar correspondente e a quantidade de material que sofre reação do eletrodo.
método de movimento de interface
Atividade, fator de atividade e fórmula limite de Debye-Huckel da solução eletrolítica
Descrição termodinâmica da solução eletrolítica ---- potencial químico Idéia: Encontre o potencial químico do cátodo e do ânodo para determinar a direção da reação ---> Encontre a (-) ---> Encontre γ e concentração
Revisão (os pontos podem ser ignorados)
Nota: 1. Seleção do estado padrão 2. Composição representa seleção
Atividade um
Expressão do potencial químico da solução eletrolítica
u(B)=potencial químico catiônico potencial químico aniônico a( ), a(-) não pode ser medido diretamente, a(-) precisa ser introduzido
a & γ & b v=v( ) v(-)
Derivação (de acordo com a definição do potencial químico da bateria u) [preencha o espaço em branco/selecione] b é uma quantidade conhecida
por exemplo.
fator de atividade médio γ
Pode refletir a diferença entre a solução atual e a solução diluída ideal
Quanto mais próximo estiver do ideal, mais próximo estará de 1
Quanto maior a concentração, mais γ se desvia de 1
Na faixa de solução diluída (com a mesma concentração)
O tipo de valência é o mesmo e o valor γ é semelhante. por exemplo, HCl, LiBr
Para vários tipos de soluções com a mesma concentração, quanto maior a valência, maior o desvio (menor o valor γ)
PS: Ao lidar com soluções eletrolíticas fortes, o valor de γ deve ser considerado, a menos que seja fornecido na pergunta
γ está relacionado à interação eletrostática entre íons ---> concentração e valência afetam γ (-) ---> Introduzir força iônica I
Força iônica I =1/2*【b( )z( )^2 b(-)z(-)^2】 Unidade: mol/kg z: o número de cargas transportadas pelo íon
A relação entre γ e I - equação limite de Debye-Huckel fórmula D-H
Suposições de equação
1. Eletrólitos fortes são todos dissociados na solução
2. A principal interação entre os íons é a força de Coulomb
3. Cada íon é cercado por uma atmosfera iônica formada por cargas de sinais opostos.
Características da atmosfera iônica
Perto dos íons positivos, os íons negativos têm mais chances de aparecer e vice-versa, mas a solução geral é eletricamente neutra. {Há mais chances de aparecerem cargas com sinais diferentes em torno de um determinado íon}
Cada íon é um íon central e um membro da atmosfera iônica
A atmosfera iônica é esfericamente simétrica
A atmosfera iônica não é fixa
A proposta da atmosfera iônica simplifica as complexas interações eletrostáticas na solução para a interação íon-ion atmosfera central.
Adequado apenas para soluções diluídas de eletrólitos fortes R: 0,509 (mol/kg)^ (-1/2) z: número de cobranças
z( )|z(-)| basicamente determina o tamanho de lgr(-) inversamente proporcional a
Para eletrólitos fortes do tipo de valência 1-1
Buscando a lei
1. Se γ (-) for dado na questão, então γ(-)--(b-)-->a(-)---->a
2. Se γ (-) não for fornecido na questão, então E--(equação de Nernst)-->a( -)---(b -)-->γ( -)
Descrição da condutividade de soluções eletrolíticas ---- condutividade, condutividade e condutância molar
Condutância G=1/R Unidade: Ω^-1=S (Siemens), mS=10^-3S,nós=10^-6S
A condutância descreve bem a capacidade de um condutor de conduzir eletricidade?
A condutância de condutores do mesmo comprimento e área de seção transversal deve ser comparada
Condutividade κ (kapa) Unidade: S*m^-1,mS*cm^-1,uS*cm^-1
Significado: igual à capacidade condutiva de um condutor por unidade de comprimento (1m) e unidade de área de seção transversal (1m ^ 2)
por exemplo, a prata conduz eletricidade mais facilmente que o cobre = a prata tem maior condutividade elétrica
Condutividade do eletrólito
A condutividade de um eletrólito é equivalente à condutância de um determinado eletrólito em uma célula eletrolítica por área unitária da placa e distância unitária da placa.
Coeficiente de célula de condutividade K (célula) Unidade: m^-1 ---Conhecido na pergunta
Encontre κ ---> Encontre G ---> Medir a resistência Rx (Método da ponte de Wheatstone: ajuste R3 para que o amperímetro = 0, para que U dos dois circuitos seja igual)
κ VS c
Fatores que afetam a condutividade
Para eletrólitos fortes
Quando a concentração dobra, N dobra. Neste momento, v diminui devido ao aumento da atração eletrostática dos cátions pelos ânions. Da mesma forma, a condutividade é menos que duplicada.
Para eletrólitos fracos (O número de íons condutores N sempre foi muito baixo e κ não mudou muito)
c tem pouco efeito sobre κ
κ&Λm
κ(soluto)=κ(solução)-κ(H20)
Aplicação de medição de condutividade【Exame】
Calcule o grau de dissociação e a constante de equilíbrio de eletrólitos fracos
etapa κ--->Λm--->a,K
1. Liste a equação de três partes e descubra a relação entre K e a (nota c (padrão))
2.Λm: Obtido por definição Λm (∞): Regras de movimento independente de íons conhecidas na tabela de consulta
Calcule a solubilidade c de sais pouco solúveis
Íons produzidos por eletrólitos fracos, íons produzidos por sais insolúveis == soluções infinitamente finas
! ! Λm~Λm(∞)
etapa
1. Calcule o κ da substância alvo κ(soluto)=κ(solução)-κ(H20)
2.c=κ/Λm=κ/Λm(∞)
3.Ksp=c^(?)=(κ/Λm)^(?)
A condutividade é uma boa descrição da capacidade de um condutor conduzir eletricidade?
Ignore a influência da concentração c da solução real
Condutividade molarΛm=κ/c Unidade: S*m^2/mol
Significado: Condutividade da solução eletrolítica de concentração unitária. Uma solução contendo 1 mol de eletrólito é colocada entre dois eletrodos de placas paralelas separados por 1 m. Neste momento, a condutividade da solução.
Λm VS c
A condutividade molar do mesmo eletrólito está relacionada à concentração!
1.κ=f(N,v,v-)--(Λm=κ/c, equivalente à normalização de quantidade)-->κ=f(v,v-) 2. Depois que c aumenta, v, v- diminui, fazendo com que Λm diminua
Λm e raiz c
Para eletrólitos fortes (A fórmula acima é satisfeita em solução diluída)
B=Λm(∞) (condutividade molar de solução infinitamente diluída)
Como encontrá-lo: extrapolação, encontre a interceptação
Equivalente à condutividade molar quando a concentração da solução é 0 = Λm (∞)
geralmente como uma quantidade conhecida
c torna-se maior, Λm torna-se menor (u(B) torna-se menor)
A regra prática de Kohlrausch
Dentro da faixa de concentração diluída, Λm~√c tem uma relação linear
Para eletrólitos fracos
Λm~c se aproxima de uma hipérbole
Dentro da faixa de concentração diluída, Λm é sensível a c (c torna-se menor, α torna-se maior e N torna-se maior)
Limite de condutividade molar Λm (∞) [Teste]
Por que Λm(∞) é o maior?
Λm=f(v,v-), quando a solução é infinitamente diluída, v e v- são máximos, ânions e cátions se movem independentemente um do outro, a condutividade é máxima e a condutividade molar é máxima
Buscando a lei
Para eletrólitos fortes: Método de extrapolação/lei do movimento independente de íons de Kohlrausch
Lei de Kohlrausch do movimento independente dos íons
Em uma solução infinitamente diluída, os íons se movem independentemente uns dos outros e não afetam uns aos outros. A condutividade molar do eletrólito infinitamente diluído Λm (∞) = a soma das condutividades molares de ânions e cátions em diluição infinita.
por exemplo, CaCl2: Λm(∞)=1*Λm, (∞) 2*Λm,-(∞)
Para eletrólitos fracos Lei de Kohlrausch do movimento independente dos íons
Método 1: Lei do movimento independente de íons de Kohlrausch Dados experimentais conhecidos Λm (∞) (H ), Λm (∞) (Ac-)
por exemploHAc: Λm(∞)=1*Λm(∞)(H) 1*Λm(∞)(Ac-)
Método 2: Use eletrólitos fortes (Motivo: lei de Kohlrausch do movimento independente de íons - movimento independente de ânion e cátion)
A relação entre Λm(∞) e taxa Λm
Λm=Λm(∞)*a
a: grau de dissociação
Medição do método da ponte Λm---Wheatstone
princípio [Medida R-->κ-->Λm]
κ=G*(l/As)=1/R*(l/As)=1/R*K(célula) K (célula): pode ser medido a partir de uma solução com condutividade conhecida
Para qualquer área de eletrodo
Princípios: Conservação da Matéria e Eletroneutralidade das Soluções
n (eletrólito) = n (migração de íons)
n (eletrólito) = n (migração de íons)
Célula eletroquímica reversível U1 Ⅱ Bateria de projeto ---> Er ---> Análise termodinâmica ---> Conversão de energia, dados termodinâmicos
Noções básicas de células eletroquímicas reversíveis
Símbolo da bateria // representação do ícone da bateria
em princípio
O ânodo está à esquerda e o cátodo está à direita
Indique o estado da matéria (fase, temperatura, pressão, atividade)
estado sólido - estado de fase Solução – atividade/concentração
Interface de fase clara "|" [entre diferentes fases // entre diferentes fases sólidas]
Conteúdo: Ágar saturado KCl // KNO3 saturado
Objetivo: Eliminar o potencial de junção líquida
potencial de junção líquida
A difusão prossegue de alta concentração para baixa concentração. As taxas de difusão de H e Cl- são diferentes, resultando em um excedente relativo de ânions e cátions em ambos os lados, levando ao surgimento de ΔE.
K & Cl-Move na mesma taxa e a concentração de íons dentro da ponte salina é muito grande
por exemplo.
Bateria primária reversível Qualquer reação e processo na bateria é reversível
Condições para expansão reversível
1. O pistão não tem massa
2. Sem atrito
3. A pressão do sistema é maior que a pressão ambiente
expansão sob equilíbrio mecânico
Condições para baterias reversíveis
1. As reações químicas são reversíveis A eletrólise prossegue ao contrário
Reversibilidade termodinâmica
2. Sem junção líquida Sem Difusão – Ponte Salgada
3. A corrente de trabalho é 0 Descarga infinitamente lenta (descarga reversível)
A reação do eletrodo está infinitamente próxima do equilíbrio eletroquímico
Baterias operando em equilíbrio elétrico
Existe um diafragma --- irreversível
por exemplo, bateria irreversível D, bateria reversível W
Determinação da força eletromotriz reversível da célula primária Er
A medição da força eletromotriz da bateria deve ser realizada quando a corrente estiver infinitamente próxima de 0
Método de cancelamento Poggendorff? ? ?
Equação de Nernst
E (padrão) = E (padrão - cátodo) - E (padrão - ânodo) Em seguida, substitua-o na equação de Nernst
Certifique-se de prestar atenção à equação aplicável da equação de Nernst --- reação de redução
P.S.
Estado de oxidação: o produto de uma substância que perdeu elétrons
A B ---> C D Quem é reduzido (obtém elétrons) entre A e B está no estado de oxidação
Por ΔrGm
E=E cátodo-E ânodo
Potencial de eletrodo e potencial de junção líquida
Potencial do eletrodo
1) Regulamentações de potencial de eletrodo
Potencial padrão do eletrodo de hidrogênio ácido = 0, e o eletrodo a ser testado é usado como cátodo para comparação.
E (padrão) da bateria de diferença de concentração = 0
2) Ao escrever o potencial do eletrodo, deve-se escrever de acordo com a reação de redução, que é o potencial de redução.
Portanto, ao calcular o potencial do cátodo e do ânodo, ele deve ser convertido em uma fórmula de reação de redução (ganho de elétrons)
3) Determinação do cátodo e ânodo da bateria primária
O potencial de redução E (eletrodo) é alto -> / propenso a reação de redução -> cátodo
O nível do potencial do eletrodo de redução é uma medida da tendência da reação na qual a substância oxidada do eletrodo obtém elétrons e é reduzida ao estado reduzido.
4) Força eletromotriz da bateria
a. Equação de Nernst da bateria
b. Potencial da bateria = potencial do eletrodo positivo - potencial do eletrodo negativo = cátodo E - ânodo E
Potencial de junção líquida e sua eliminação
Potencial de junção líquida//potencial de difusão: a diferença de potencial existente na interface de duas soluções diferentes [precisa ser lembrada, não tomada]
Esta fórmula é aplicável quando os eletrólitos nas duas soluções de junção são do mesmo tipo e são eletrólitos do tipo 1-1.
por exemplo.
Essência: Causada pelas diferentes taxas de difusão de íons na solução
Método de eliminação: Adicione ponte salina (os números de migração do ânion e cátion do eletrólito devem estar próximos)
1. O eletrólito usado na ponte salina deve ter números de migração extremamente próximos de ânions e cátions. 2. A solução saturada de KCI é mais adequada para condições de ponte salina, mas a solução de ponte salina não pode reagir com a solução original. Por exemplo, soluções contendo Ag não podem ser usadas.
Termodinâmica【Preenchimento de teste, seleção, cálculo】
Encontre ΔrGm
ΔG significado físico
Sob condições reversíveis de temperatura constante e tensão constante, ΔG=Wr'=energia elétrica reversível --->ΔrGm=Wr,m’=ΔrHm-TΔrSm (= trabalho elétrico reversível realizado quando a reação prossegue para 1 mol)
A mudança na função de Gibbs representa a capacidade do sistema de realizar trabalho sem volume.
ΔrGm=-zFEr
E não tem nada a ver com os coeficientes da equação == não somável, enquanto ΔrGm está relacionado com os coeficientes
-: O sistema funciona no meio ambiente
Encontre ΔrGm (padrão)
E (padrão): E quando o reagente do eletrodo está no estado padrão
Para gases: gás ideal puro com pressão p (padrão)
Para líquidos: líquido puro com pressão p (padrão)
Atividade líquida pura=1
Para íons: pressão p (padrão) íon com atividade 1
Encontre ΔrSm
Encontre ΔrHm
ΔrHm=ΔrGm TΔrSm
Pedindo Q
Temperatura constante, reversível: Q=ΔrSm*T=ΔrHm-ΔrGm=ΔrHm-W'
Determine se há efeito térmico
Observe que o cálculo é J/mol de acordo com a unidade padrão internacional, e o resultado precisa ser convertido em kJ/mol.
Encontre ΔrHm (definido de acordo com ΔrGm)
ΔrHm=ΔrGm T*ΔrSm =Wr,m' TQr,m =Qp,m
Encontre K (padrão) (de acordo com ΔrGm=0)
análise
Encontre E
equação de Nernst --- Força eletromotriz reversível e concentração c ---Relacionamento E&E (padrão)
Preste atenção à diferença entre as fórmulas lg e ln [25℃---lg] z: A quantidade de elétrons transferidos na reação! =Soma dos elétrons adicionados a: líquido - a;
Perceber:
ΔrGm (padrão) = -zE (padrão) F Quando igual, E (padrão) não é necessariamente o mesmo
E é a quantidade de intensidade
E não tem nada a ver com a forma como a reação é escrita, mas está relacionado a ΔrGm (relacionado a n)
Encontre γ(-)
por exemplo.
por exemplo, ΔrGm == teste Er (método de cancelamento de Boggendorff) ΔrSm===Faça a curva ET (medida E em temperatura variável)===Obtenha a inclinação da temperatura alvo
Aplicações de Medição de Força Eletromotriz
①Medição de atividade
E--->a---->a( -)---->a( )
②Medição da força eletromotriz padrão
③Determinar a direção da reação - ΔrGm
Projeto da bateria primária
Classificação do eletrodo
Eletrodo tipo 1
Eletrodo de metal: Um eletrodo no qual o metal e seus íons estão em fases diferentes e em contato direto
Eletrodo não metálico: eletrodo inerte adicional não metálico (elemento gasoso) (por exemplo, grafite, Pt, Pd) e seus íons estão em fases diferentes e estão em contato direto entre si
eletrodo de hidrogênio
a. Eletrodo de hidrogênio ácido As reações dos eletrodos e os símbolos dos eletrodos são escritos como cátodos.
b.Eletrodo de hidrogênio alcalino
Como encontrar o potencial padrão do eletrodo de hidrogênio alcalino?
eletrodo de oxigênio
a. Eletrodo de oxigênio ácido
b.Eletrodo de oxigênio alcalino
Alcalino... = ácido... ....
Eletrodo tipo II
Eletrodo de sal refratário metálico: um eletrodo composto por um metal, seu sal refratário e os ânions do sal refratário no eletrólito
a. Eletrodo Calomel --- eletrodo de referência (O potencial do eletrodo é geralmente uma quantidade conhecida)
Aplicação: Medir pH a(H2)=1 abaixo de 100kPa
b.Eletrodo de cloreto de prata-prata
Eletrodo metal-óxido metálico: eletrodo composto de metal e seus sais insolúveis e H //OH-
Eletrodo de óxido de antimônio-antimônio
O terceiro tipo de eletrodo - eletrodo redox As substâncias que participam da reação estão na mesma solução, e a placa do eletrodo não participa da reação
projeto de bateria
Princípio: Os eletrodos pertencem aos três tipos de eletrodos acima
Perceber
Se a solução de KCl for usada como solução eletrolítica, a ponte salina de KCl não pode ser usada como ponte salina.
Quando a solução eletrolítica é uma solução alcalina, H2O não pode ser usado como meio alcalino.
Projeto de bateria de diferença de concentração
E (padrão) do eletrodo de concentração = 0
etapa
1. Projete o cátodo primeiro (reação de redução que obtém elétrons)
Primeiro, anote as substâncias que devem ganhar e perder elétrons na reação.
Então, através da conservação de carga, use o equilíbrio H/H2O
2. Ânodo = fórmula de reação total - fórmula do cátodo
3. Verifique
a. Conservação de carga: O número de cargas no cátodo e no ânodo deve ser o mesmo.
b.Classificação do eletrodo! !
por exemplo.
Rotina de perguntas de eletroquímica
1. Reação do eletrodo e reação total
2. Liste a equação de Nernst
Ⅲ.Bateria eletroquímica irreversível A diferença entre células eletroquímicas reversíveis e células eletroquímicas irreversíveis (Er! = Eir) --- Motivo: polarização Reação do eletrodo no processo de eletrólise
Tensão da célula eletrolítica e relação atual
Teoricamente
Pense nesta célula eletrolítica como um grande resistor; E = IR --- em linha reta
na verdade
curva de três segmentos
estágio um:
Tensão externa! =0, os dois eletrodos reagem (H2, Cl2), formando assim uma bateria primária com os íons primários que resiste à fonte de alimentação externa [Figura 3]. Portanto, uma bateria primária é conectada ao circuito externo (para resistir à alimentação externa; alimentação). Quando E (externa) = E (bateria primária) IR, E (externa) ~ E (bateria primária), resultando em I sendo muito pequeno.
Quando a tensão externa aumenta, I permanece inalterado: a bateria primária externa é considerada uma bateria primária reversível e Er é listado quando a tensão externa aumenta, a força eletromotriz traseira aumenta, de modo que I não muda muito;
estágio b
Depois que a tensão externa atinge um determinado valor, E (bateria primária) atinge um valor máximo --- E se decompõe e a corrente aumenta linearmente com a tensão externa.
Tensão de decomposição V
Ao realizar a operação de eletrólise, a tensão externa mínima necessária para permitir que o eletrólito se decomponha continuamente nos dois pólos
estágio c
Quando a pressão externa atinge um certo nível, a velocidade transportadora atinge o limite e I permanece inalterado.
fenômeno de polarização --- Causa E(minuto)=Eir>E(motivo)=Er
definição
O fenômeno de que o potencial do eletrodo de uma célula eletroquímica irreversível se desvia do potencial do eletrodo de uma célula eletroquímica reversível causado pelo fluxo de corrente
razão
Células eletroquímicas irreversíveis contêm várias taxas de processo que não correspondem
1. Polarização de concentração: difusão lenta e reação rápida (taxa de difusão de íons <taxa de reação do eletrodo)
Eliminar --- Mexa
Motivo: Causado pela lentidão do processo de difusão
Resultado (comparado ao potencial do eletrodo reversível): polarização catódica --- redução de potencial Polarização anódica --- potencial aumentado
por exemplo, bateria primária ir: A concentração de íons ao redor do eletrodo anódico é muito alta e não há tempo para se difundir, tornando o potencial do eletrodo Eir> Er.
Os íons ao redor do eletrodo catódico não têm tempo de se difundir para o ambiente e a concentração é muito baixa, fazendo com que Eir<Er
O mesmo princípio se aplica às células eletrolíticas
2. Polarização eletroquímica: reação lenta e difusão rápida (taxa de transmissão de elétrons > taxa de reação)
Motivo: Causado pela lentidão da própria reação eletroquímica
Resultado (comparado ao potencial do eletrodo reversível): polarização catódica --- redução de potencial Polarização anódica --- potencial aumentado
por exemplo, bateria primária ir: O cátodo precisa de íons para obter elétrons, e os elétrons são transportados da reação anódica. A polarização eletroquímica do cátodo faz com que os íons aceitem elétrons lentamente, fazendo com que os elétrons se acumulem no cátodo, reduzindo assim o potencial. .
Resultado (comparado ao potencial do eletrodo reversível): polarização catódica --- redução de potencial Polarização anódica --- potencial aumentado
Para toda a bateria primária: Er=E (yin)-E (yang)>Eir
Efeitos negativos
E (saída), o mesmo que fazer trabalho elétrico
Para toda a célula eletrolítica: Er (decomposição) = Er ( ) - Er (-) = Er (yang) - Er (yin) < Eir (decomposição)
Efeitos negativos
E (saída), o consumo de energia é o mesmo
A polarização reduz a força eletromotriz da bateria original e aumenta a tensão de decomposição da célula eletrolítica.
Descrição do grau de polarização --- eta sobrepotencial (deve ser um valor positivo)
Definição: O valor absoluto da diferença entre o potencial do eletrodo Eir e seu potencial de equilíbrio do eletrodo Er em uma determinada densidade de corrente.
Fatores de influência: densidade de corrente J
Fórmula empírica de Tafel
Como desenhar a curva de polarização --- encontrar a relação entre o sobrepotencial e a densidade de corrente J (Relação entre o potencial do eletrodo catódico Eir (cátodo) e J)
Experimento de medição de curva de polarização
Quando a tensão da fonte de alimentação muda, o tamanho da corrente I muda, medindo assim a densidade de corrente J Er/ir (cátodo) = E (potenciômetro) - E (referência);
Necessidade de considerar a situação de sobrepotencial
Eletrodos de Fe, Co e Ni entre eletrodos de gás e eletrodos de metal
Curva de polarização Curva EJ
Bateria primária
1. Quando J = 0, E (yin) = Er (yin), E (yang) = Er (yang) O valor numérico pode ser conhecido 2.E (cátodo)>E (ânodo) [o potencial positivo do eletrodo é alto, o cátodo perde elétrons ---> cátodo] 3. Efeito da polarização no cátodo e no ânodo
Célula
1.E (Yang)>E (Yin) 2. Efeito da polarização no cátodo e no ânodo
Reação do eletrodo no processo de eletrólise Resolva o problema--(Existem vários íons na solução ao mesmo tempo, qual deles reage primeiro)
eletrólise
Ânodo--[O], aquele com baixo potencial de redução é oxidado primeiro (reação) Cátodo--[H], aquele com alto potencial de redução é reduzido primeiro (reação)
Reação catódica: [Cu2, Zn2, Ag] 1. E=Er obtido a partir da equação de Nernst, Eir pode ser conhecido a partir da curva de polarização Eir=Er-η 2. Aqueles com alto potencial de redução são propensos a reações de redução e precipitam primeiro no cátodo. 3. O potencial é tão baixo que as reações de oxidação ocorrem facilmente e precipitam primeiro no ânodo.
Para determinar a sequência de direção, use o potencial do eletrodo polarizado E (X, polarização) = Eir = E (X, equilíbrio) - η
cátodo
Zn2 não tem efeito de hiperpolarização e Er é calculado diretamente usando a equação de Nernst; H2 é um eletrodo de gás e a hiperpolarização precisa ser considerada. Depois de calcular Er, ainda é necessário calcular Eir=E (X, polarização).
ânodo
Durante a eletrólise: ânodo---substâncias com baixo potencial de polarização são oxidadas primeiro Cátodo – substâncias com alto potencial de polarização são reduzidas preferencialmente
Não importa o cátodo ou ânodo, quanto mais próximo o E de uma substância estiver do Er, mais fácil será sua precipitação. (Substâncias especiais são consideradas fora do plano)