第九章电位分析法
Potentiometricanalysis;第九章电位分析法;基本术语和概念;第九章电位分析法;(二)原电池
1、原电池的结构
丹尼尔电池(daniellcell)是个典型的原电池。
2、电池反应及表示方法
若把锌棒插入ZnSO4溶液中,铜棒插入CuSO4溶液中,二者用盐桥隔开,使氧化还原反应分开进行,这样就构成了铜锌电池,即丹尼尔电池。
用导线将二个电极接通,在电极上将发生各自的反应:;原电池;锌电极上发生氧化反应:
ZnZn2++2e
铜电极上发生还原反应:
Cu2++2eCu
总的电池反应方程式:
Zn+Cu2+Zn2++Cu
所以电化学反应实质上为氧化还原反应,也是将化学反应转变为一个能够产生电流的电池的首要条件。其次才是适当的装置,使反应通过电极完成。;输出电子的极发生了氧化反应,接受电子的极发生了还原反应。
电化学规定:不论是原电池还是电解池,凡是电极反应是氧化反应的,称此电极为阳极;电极上发生的是还原反应的,称此电极为阴极。
即锌电极——阳极
铜电极——阴极
锌电极——→阳极→负极→左侧→氧化反应
铜电极——→阴极→正极→右侧→还原反应
为了使电池的描述简化,一般采用一种简单的符号表示,如丹尼尔电池可表示为
(-)Zn∣ZnSO4(a1)‖CuSO4(a2)∣Cu(+)式中?为电解质溶液的活度。
“┃”表示金属与溶液两相界面或者两种不同电解质溶液的界面,存在接界电位。
;该电池电动势E为两电极的电极电位差与液接电位的代数和;
即E=(?Cu2+/Cu–?Zn2+/Zn)+?液接
通式:E=(?右–?左)+?液接,此值为正,则为原电池,为负则为电解池。
液接电位存在于两种不同离子或者两种离子相同而浓度不同的界面上,是由于离子的运动速度不同引起的.;液接电位与离子浓度、电荷数、迁移速度、溶剂性质等有关,它难以测定,是电位分析法误差来源之一,通常在两电解质溶液之间插入盐桥,消除液接电位,此时?液接可以忽略不计。
在电池上常??双竖线(虚线)“‖”表示盐桥。盐桥是由“U”型玻璃管中充满饱和氯化钾溶液以及琼脂所组成。
反应物质(气体等),若本身不能直接作为电极,需要惰性材料(如Pt、C等)作电极,以传导电流
电池中溶液应当注明浓度(活度),气体应注明压力等,例如:Zn│Zn2+(0.10mol/l)‖H+(1mol/l)│H2(101325Pa),Pt;(三)液接电位和盐桥
1、液体接界电位φj
在两种含有不同溶质的溶液界面上,或者两种溶质相同而浓度不同的溶液界面上,存在微小的电位差,称为液接电位。
φj的大小一般不超过0.03V。
产生的原因是由于离子迁移速率的不同而引起的。
2、盐桥——“联接”和“隔离”不同电解质的重要装置
(1)作用
接通电路,消除或减小液接电位。;液接电位的消除——盐桥(Saltbridge);(四)电极电位
1、电池电动势
是相互接触相的相间电位的总和。
因为有液接电位,所以
其中E+、E-为右半电池和左半电池的电位,称为电极电位,因此电池电动势的大小取决于电极电位。;2、电极电位的产生
(1)定义:电极和电解质之间的电位差。
(2)产生原因
A、由于带电质点在两相间的转移。此质点可以是离子或电子。
B、某些阳离子或阴离子在相界面附近的某一相内选择性吸附。
C、不带电的偶极质点(如有机极性分子和水偶分子)在界面附近的定向吸附。;能斯特公式
对于任意给定的一个作为正极的电极,其电极反应可以写成通式:
氧化态(Ox)+ne→还原态(Red)
那么电极电位的能斯特公式的通式为:
如果?Ox=?Red=1,此时电极电位即为标准电极电位??
;φ0——表征某一特定反应的常数,只与电对的性质有关。也即参与反应的所有物质的活度等于1mol/L时的电极电位,称为电极的标准电位。
R——气体常数=8.814伏特·库仑·开-1·摩尔-1
T——绝对温度=273+t℃
F——法拉第常数=96487库仑
n——由半反应式所确定的参与反应的电子数
aOx—