8
8. Determinarea potenialului standard de electrodPrincipiul
lucrrii:Se definete drept electrod sistemul electroneutru metal
/soluie de electrolit. La limita de separare dintre metal i
electrolit apare o diferen de potenial, care poart denumirea de
potenial de electrod i se noteaz cu litera sau . Potenialul de
electrod depinde att de natura metalului, ct i de natura i
concentraia soluiei de electrolit. Electrozii pot fi reversibili i
ireversibili. Electrozii reversibili sunt caracterizai de reacii de
echilibru la interfaa metal /soluie de electrolit. Mecanismul
apariiei potenialului de electrod (de echilibru) se explic prin
tendina spontan a metalelor de a transmite ioni n soluie i a
ionilor metalici din soluie de a se depune pe metal. Metalele care
trimit ioni pozitivi n soluie se ncarc negativ, iar cele pe care se
depun ionii metalici pozitivi din soluie se ncarc pozitiv. Prin
urmare, soluia rmne cu un exces de sarcini pozitive n primul caz i
negative n cel de-al doilea, iar la suprafaa metal-soluie se
formeaz un dublu strat electric. Conform conveniei Europene, cu
care lucrm, se atribuie electrodului M/soluie de electrolit
polaritatea metalului.
Potenialul standard de electrod reprezint potenialul de
echilibru al sistemului metal-soluie de electrolit ce conine ionii
si, cu activitatea egal cu unitatea (a=1), la temperatura de 250C i
presiunea de 1 atm. Potenialul de electrod al unui metal este dat
de relaia lui Nernst:
(1)
unde:
R - constanta universal a gazelor (8,3166 J/mol K)
T- temperatura absolut (K)
F - numrul lui Faraday (96500 C)
z - numrul de electroni implicai n reacia de ionizare a
metalului
a - activitatea ionilor metalului n soluie
Pentru a= 1, i potenialul de electrod devine egal cu potenialul
standard.
Valoarea absolut a potenialului de electrod nu poate fi
determinat, de aceea se alege n mod arbitrar un electrod al crui
potenial standard s fie considerat egal cu zero. Acesta este
electrodul normal de hidrogen.
n practic, electrodul de hidrogen este incomod de utilizat i de
aceea se utilizeaz aa-numiii electrozi de referin, electrozi care
au potenial de electrod cunoscut i constant n timp. Asociind
electrodul de studiat cu un electrod de referin se realizeaz un
element galvanic a crui t.e.m. se determin. tiind c: i cunoscnd se
poate calula .
Scopul lucrrii: n aceast lucrare se determin potenialul standard
de electrod al Zn i Cu, utiliznd ca electrod de referin electrodul
de calomel - sau electrodul de argint - Ag/AgCl, KCl (sat) - al
crui potenial n raport cu electrodul standard de hidrogen este si
respectiv referinta = +0,8V = Ag/AgCl.
Aparatur i substane:Aparatur: electrod de argint, electrod de
calomel, Zn, Cu i voltmetru electronic
Substane: soluii de (1M)Modul de lucru:
Se vor alctui dou elemente galvanice :
sau cu electrod de Ag/AgCl, KCl (sat) folosit ca electrod de
referinta se introduc plcuele de Zn, respectiv de Cu n paharul
Berzelius, care conine soluia de ZnSO4, respectiv CuSO4 1M;
cu ajutorul unei fii de hrtie de filtru mbibat cu soluie de KCl
se realizeaz legtura ntre soluia saturat de KCl n care este
cufundat electrodul de calomel (electrod de argint) i soluia de
ZnSO4 sau CuSO4 n care este cufundat plcua de Zn, respectiv plcua
de Cu;
tensiunea electromotoare a elementului galvanic astfel obinut se
msoar direct prin conectare la voltmetrul electronic.
Fig. 1. Element galvanic
innd seama de semnul electrozilor implicai vom avea:
( pentru primul element galvanic:
(2)( pentru cel de al doilea element galvanic (3)Potentialele
standard pentru Zn si Cu din seria Volta au urmatoarele valori:
Calcule i rezultate:
Se calculeaza Zn si Cu cu relatiile 2 si 3.
Se va alctui urmtorul tabel:Tabelul 1
Pila electricEexp (V)calc.din
E exp.seria Volta(V)
O,763
+0,34
Exercitii
1. S se scrie reaciile de echilibru la interfaa Al /Al2 (SO4)3,
Ni /NiCl2, Ag/AgNO3
2. S se determine potenialul standard al plumbului, dac se
cunoate t.e.m. a pilei galvanice: (-)Pb/Pb(NO3)2 0,01M//KCl,
Hg2Cl2/Hg(+) este egal cu 0,469V, coeficientul de activitate (f) al
soluiei de Pb(NO3) este egal cu 0,53, iar potenialul electrodului
de referin este egal cu 0,242V.
3. S se determine activitatea ionilor de cupru din soluia de
CuSO4 din pila galvanic: Cu/CuSO4//KCl, Hg2C2/Hg, care la 20oC are
o tensiune electromotoare E =0,04 V, potenialul electrodului de
calomel (cal = 0,244V, iar potenialul standard al cuprului este
(0Cu = 0,34V.
4. Sa se calculeze potentialul electrodului format din cupru
imersat intr-o solutie de 10-6 m ioni de cupru monovalent, daca se
cunoaste potentialul standard (0Cu+/Cu=O,504V. Stiind ca electrodul
de Cu este catod in pila electrica cu un electrod de Zn si unul de
Cu scrieti lantul electrochimic al pilei ce se formeaza.
5. Sa se calculeze tensiunea electromotaoare standard a unei
pile cu un electrod din Al si altul din Ni. Scrieti lantul
electrochimic al pilei astfel formate.( (0Al3+/Al = -1,69V,
(0Ni2+/Ni= -0,250 V)
6. Se dau urmtorii electrozii i poteniale relative de electrod:
Fe/FeSO4(-0,43 V), Hg/Hg2Cl2/KCl (+242 mV),Ag/AgCl (0,8V). Scriei
lanul electrochimic al pilelor pe care le putei forma cu aceti
electrozi, i precizai n fiecare caz, tem a pilei.
_1158248591.doc
Cu
m
CuSO
KCl
Cl
Hg
Hg
/
1
//
,
/
4
2
2
