P16la-elektrokemija0708

ELEKTROKEMIJELEKTROKEMIJAA

04/17/23 Free template from www.brainybetty.com

•džepne baterijedžepne baterije•automobilski akumulatoriautomobilski akumulatori•hrđanje željezahrđanje željeza

http://www.worldofstock.com/closeups/TRC2257.php


•ELEKTROKEMIJAELEKTROKEMIJA

grana fizikalne kemije grana fizikalne kemije koja proučava koja proučava

ELEKTROKEMIJSKEELEKTROKEMIJSKE REAKCIJEREAKCIJE


•ELEKTROKEMIJSKEELEKTROKEMIJSKE REAKCIJEREAKCIJE

•kemijske reakcije koje teku uz kemijske reakcije koje teku uz dovođenje električne energije; dovođenje električne energije; zbivaju se prilikom elektrolizezbivaju se prilikom elektrolize

•reakcije kod kojih se reakcije kod kojih se kemijskom reakcijom stvara kemijskom reakcijom stvara električna energija; galvanski električna energija; galvanski članakčlanak


•Obje vrste reakcija zbivaju Obje vrste reakcija zbivaju se uz PRIJENOS se uz PRIJENOS ELEKTRONA, pa su svi ELEKTRONA, pa su svi ELEKTROKEMIJSKI ELEKTROKEMIJSKI PROCESI, prema tome, PROCESI, prema tome, REDOKS-PROCESI.REDOKS-PROCESI.


•REAKCIJE REDUKCIJE REAKCIJE REDUKCIJE I OKSIDACIJEI OKSIDACIJE

iliili

•REDOKS REAKCIJEREDOKS REAKCIJE


•pri REDUKCIJI pri REDUKCIJI oksidans PRIMA oksidans PRIMA ELEKTRONE i reducira ELEKTRONE i reducira se u niži oksidacijski se u niži oksidacijski stupanjstupanj

•oksoks11 + e + e-- redred11


•pri OKSIDACIJI pri OKSIDACIJI reducens OTPUŠTA reducens OTPUŠTA ELEKTRONE i prelazi u ELEKTRONE i prelazi u viši oksidacijski viši oksidacijski stupanjstupanj

•redred22 oksoks22 + e + e--


•2 redoks sistema u 2 redoks sistema u svakoj redoks-reakciji:svakoj redoks-reakciji:

A/ redukcijaA/ redukcija•oksoks11 + e + e-- redred11

B/ oksidacijaB/ oksidacija•redred22 oksoks22 + e + e--


•SUMARNA REDOKS REAKCIJASUMARNA REDOKS REAKCIJA::•oksoks11 + red + red22 redred11 + + oksoks22


•Razlike “u ponašanju” Razlike “u ponašanju” kovina ovise o tome koliko kovina ovise o tome koliko će lako određena kovina će lako određena kovina predavati svoje elektrone, predavati svoje elektrone, odnosno koliko će se lako odnosno koliko će se lako oksidirati.oksidirati.

•zlato - plemenita kovinazlato - plemenita kovina•željezo – jako podložno željezo – jako podložno

hrđanju, neplemenita kovinahrđanju, neplemenita kovina

KAKO KAKO NASTAJU NASTAJU GALVANSKI GALVANSKI ČLANCI?ČLANCI?


•Luigi Galvani Luigi Galvani (1737-1798)(1737-1798)


•Alessandro VoltaAlessandro Volta• protumačio je nastanak protumačio je nastanak

“Galvanijeve struje”“Galvanijeve struje”• dvije kovine (bakar i željezo) dvije kovine (bakar i željezo)

došle su u dodir preko elektrolita došle su u dodir preko elektrolita (vlage na žabljim kracima)(vlage na žabljim kracima)

Voltin članak

KAKO SU KAKO SU MEĐUSOBNO MEĐUSOBNO POVEZANE KEMIJSKE POVEZANE KEMIJSKE REAKCIJE I REAKCIJE I ELEKTRIČNA ELEKTRIČNA STRUJA?STRUJA?

Primjer:Primjer: reakcija cinka i reakcija cinka i otopine bakrova(II) otopine bakrova(II) sulfatasulfata


• Cink otpušta elektrone, oksidira se, a Cink otpušta elektrone, oksidira se, a ioni odlaze u otopinu. U izravnom dodiru ioni odlaze u otopinu. U izravnom dodiru cinka i otopine bakrovih iona, bakrovi cinka i otopine bakrovih iona, bakrovi ioni te elektrone primaju, reduciraju se i ioni te elektrone primaju, reduciraju se i izlučuju na elektrodi.izlučuju na elektrodi.

• CuCu2+2+(aq) + Zn(s)(aq) + Zn(s) Cu(s) + ZnCu(s) + Zn2+2+(aq)(aq)

SO42-

Cu2+

Zn

Cu

Zn2+

Zn Cu2+

ee--

ee--


GALVANSKI ČLANAKGALVANSKI ČLANAK• redukcija i oksidacija su redukcija i oksidacija su prostornoprostorno

odvojeneodvojene i odvijaju se na elektrodama: i odvijaju se na elektrodama:• KATODA: rekcija redukcijeKATODA: rekcija redukcije• ANODA: reakcija oksidacijeANODA: reakcija oksidacije• elektroni se prenose metalnim elektroni se prenose metalnim

vodičemvodičem• Primjer: Daniellov članakPrimjer: Daniellov članak


GALVANSKI ČLANAKGALVANSKI ČLANAK....nakon duljeg rada galvanskog članka........nakon duljeg rada galvanskog članka....

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Galvanic_cell.png


• voltmetar pokazuje razliku električnih voltmetar pokazuje razliku električnih potencijala elektroda do koje dolazi potencijala elektroda do koje dolazi zbog veće težnje cinka (u odnosu na zbog veće težnje cinka (u odnosu na bakar) da otpušta elektrone bakar) da otpušta elektrone → → cink je cink je JAČI ELEKTRONDONOR (JAČI JAČI ELEKTRONDONOR (JAČI REDUCENS) i on se OKSIDIRA, a bakar REDUCENS) i on se OKSIDIRA, a bakar (II) ioni su ELEKTRONAKCEPTORI i (II) ioni su ELEKTRONAKCEPTORI i REDUCIRAJU se u elementarni bakarREDUCIRAJU se u elementarni bakar


•Daniellov članakDaniellov članak

• ANODA: ANODA: oksidacija cinka Zn(s) oksidacija cinka Zn(s) →→ ZnZn2+ 2+ + 2e+ 2e--

• KATODA: KATODA: redukcija bakar(II) iona Curedukcija bakar(II) iona Cu2+2+(aq) + 2e(aq) + 2e-- →→ Cu(s)Cu(s)

• ΣΣ: Zn + Cu: Zn + Cu2+ 2+ → → ZnZn2+2+ + Cu + Cu

Zn Cu

Zn2+

SO42-

Cu2+

SO42-

Zn | Zn2+ | Cu2+ | Cu

voltmetar

Dogovor: anodni proces piše seDogovor: anodni proces piše sena lijevoj strani.na lijevoj strani.


ANIMIRANI PRIKAZ RADA ANIMIRANI PRIKAZ RADA GALVANSKOG ČLANKA:GALVANSKOG ČLANKA:

• http://www2.wwnorton.com/college/chemistry/gilbert/tutorials/ch17.htm

• kliknuti na:• Section 17.1 Zinc-Copper Cell • i:• view tutorial


ŠTO JE ELEKTRODNI ŠTO JE ELEKTRODNI POTENCIJAL?POTENCIJAL?

• Zbog težnje jedne tvari da se Zbog težnje jedne tvari da se oksidira, a druge da se reducira, oksidira, a druge da se reducira, galvanskim člankom protječe galvanskim člankom protječe struja.struja.

• Ta težnja tvari je mjera za Ta težnja tvari je mjera za tzv.ELEKTRODNI POTENCIJAL.tzv.ELEKTRODNI POTENCIJAL.


• ne može se mjeriti potencijal ne može se mjeriti potencijal jedne elektrode, već samo jedne elektrode, već samo razlikarazlika električnih potencijala električnih potencijala dviju elektroda – potencijali dviju elektroda – potencijali elektroda su relativne elektroda su relativne vrijednosti, izmjerene prema vrijednosti, izmjerene prema nekoj STANDARDNOJ nekoj STANDARDNOJ ELEKTRODIELEKTRODI


Pt

a(H+) = 1

H2

pΘ = 100 kPa

STANDARDNA VODIKOVA STANDARDNA VODIKOVA ELEKTRODAELEKTRODA

2H+(aq) + 2e- → H2(g)

se sastoji od pločice platinirane platine uronjene u otopinu vodikovih iona aktiviteta 1 kroz koju se propušta plinoviti vodik pod tlakom od 101 325 Pa,koji se apsorbira na platinu


STANDARDNA VODIKOVA STANDARDNA VODIKOVA ELEKTRODAELEKTRODA

• Redoks potencijal standardne Redoks potencijal standardne vodikove elektrode, kod svih vodikove elektrode, kod svih temperatura, dogovorno je uzet temperatura, dogovorno je uzet kao 0.kao 0.EEΘΘ (H(H+ + || H H22) = 0) = 0

• RELATIVNI ELEKTRODNI POTENCIJAL: RELATIVNI ELEKTRODNI POTENCIJAL: potencijal bilo koje elektrode u odnosu potencijal bilo koje elektrode u odnosu na vodikovu elektroduna vodikovu elektrodu


• DOGOVOR:DOGOVOR:• Potencijal elektrodePotencijal elektrode uvijek se uvijek se

iskazuje za proces iskazuje za proces redukcijeredukcije na na elektrodi odnosno polučlanku, i elektrodi odnosno polučlanku, i zato se naziva REDUKCIJSKIM zato se naziva REDUKCIJSKIM ELEKTRODNIM POTENCIJALOM.ELEKTRODNIM POTENCIJALOM.


• ELEKTRODNI POTENCIJAL OVISI O:ELEKTRODNI POTENCIJAL OVISI O:

• aktivitetuaktivitetu (efektivnoj koncentraciji) (efektivnoj koncentraciji) sudionika reakcije u otopinisudionika reakcije u otopini

• tlakutlaku plinovitog sudionika reakcije plinovitog sudionika reakcije (ako se radi o plinskoj elektrodi)(ako se radi o plinskoj elektrodi)

• pH otopinepH otopine (ako u reakciji sudjeluju (ako u reakciji sudjeluju vodikovi odnosno hidroksid ioni)vodikovi odnosno hidroksid ioni)

• temperaturitemperaturi

NERNSTOVA JEDNADŽBANERNSTOVA JEDNADŽBA


• NERNSTOVA JEDNADŽBANERNSTOVA JEDNADŽBA• E = EE = EΘΘ – – (RT/zF)lnQ(RT/zF)lnQ• EEΘΘ standardni potencijalstandardni potencijal• Z broj elektrona koji se izmjenjuju Z broj elektrona koji se izmjenjuju

u reakcijiu reakciji• Q reakcijski kvocijent (jednak Q reakcijski kvocijent (jednak

umnošku aktiviteta sudionika umnošku aktiviteta sudionika reakcij dignutih na potencije reakcij dignutih na potencije odgovarajućih stehiometrijskih odgovarajućih stehiometrijskih koeficijenata)koeficijenata)


STANDARDNISTANDARDNI REDUKCIJSKI REDUKCIJSKI ELEKTRODNI POTENCIJALELEKTRODNI POTENCIJAL

za neki redoks par Mza neki redoks par M2+2+/M u danom /M u danom članku jednak je članku jednak je razlici elektrodnih razlici elektrodnih potencijalapotencijala članka u kojemu je članka u kojemu je druga elektroda druga elektroda standardna standardna vodikova elektrodavodikova elektroda


• Razlika elektrodnih potencijala Razlika elektrodnih potencijala dviju elektroda katkad se naziva dviju elektroda katkad se naziva i ELEKTROMOTORNOM SILOM i ELEKTROMOTORNOM SILOM ČLANKA (POTENCIJAL ČLANKA).ČLANKA (POTENCIJAL ČLANKA).


• Ako je u članku s vodikovom elektrodom ispitivani redoks par negativna elektroda, njegov redukcijski potencijal dobiva negativan predznak, a ako je u članku s vodikovom elektrodom taj par pozitivna elektroda, njegov elektrodni potencijal dobiva pozitivan predznak.


STANDARDNI POTENCIJALI REDOKS SISTEMA STANDARDNI POTENCIJALI REDOKS SISTEMA pri 25pri 25̊̊CC

REDUKCIJSKI PROCESREDUKCIJSKI PROCES EE̊/V̊/V

LiLi++ + e + e- - → Li(s)→ Li(s) --3,0453,045NaNa++ + e + e- - → Na(s)→ Na(s) -2,71-2,71MgMg2+2+ + 2e + 2e-- → Mg(s) → Mg(s) --2,3632,363ZnZn2+2+ + 2e + 2e-- → Zn(s) → Zn(s) -0,763-0,7632H2H++ + 2e + 2e-- → H → H22(g)(g) 0,0000,000CuCu2+2+ + 2e + 2e-- → Cu(s) → Cu(s) 0,3370,337AgAg++ + e + e-- → Ag(s)→ Ag(s) 0,7990,799ClCl22(g) + 2e(g) + 2e--→→ 2Cl 2Cl-- 1,361,36FF22(g) + 2H(g) + 2H++ + 2e + 2e-- → → 2HF2HF 3,063,06

SP

OS

OB

NO

SP

OS

OB

NO

ST

ST

OK

SID

AC

IJEO

KS

IDA

CIJE

JAK

OS

T

JAK

OS

T

ELEK

TR

ON

ELEK

TR

ON

A

KC

EP

TO

RA

AK

CEP

TO

RA

SP

OS

OB

NO

SP

OS

OB

NO

ST

ST

RED

UK

CIJ

ER

ED

UK

CIJ

EJA

KO

ST

JAK

OS

T

ELEK

TR

ON

ELEK

TR

ON

D

ON

OR

AD

ON

OR

A


• ZAKLJUČAK:• što je standardni redukcijski potencijal

negativniji, to je jače redukcijsko djelovanje kovina i nekovinskih iona

• što je standardni redukcijski potencijal pozitivniji, to je jače oksidacijsko djelovanje nekovina i kovinskih iona

• ako je kovinski atom jak elektron-donor, onda je odgovarajući ion slab elektron-akceptor

• reducirani oblik redoks-para može reducirati oksidirani oblik redoks-parova koji su u nizu redukcijskih potencijala pozitivniji od njega


• metali su većinom elektrondonorimetali su većinom elektrondonori• nemetali su većinom nemetali su većinom

elektronakceptorielektronakceptori

• Metal uronjen u otopinu njegovih Metal uronjen u otopinu njegovih iona:iona:

• MMz+z+ + ze + ze-- M M• M M || M Mz+z+


• ODREĐIVANJE pHODREĐIVANJE pH

• KALOMEL ELEKTRODAKALOMEL ELEKTRODA• STAKLENA ELEKTRODASTAKLENA ELEKTRODA

Documents

P16la-elektrokemija0708