1. Elektrochemia
elektrochemia - dzial chemii fizycznej zajmuje sie reakcjami chemicznymi, w wyniku ktorych dochodzi do wytworzenia pradu elektrycznego (roznucy potencjalow) i skutkami przeplywu pradu przez elektrolity stopione, lub ich wodne roztwory.
reakcje redoks - polegaja na wymianie elektronow pomiedzy utleniaczem , a reduktorem.
przeplyw pradu elektrycznego = przeplyw elektrolitow
AKTYWNOSC CHEMICZNA METALI
a) metale podobienstwa
-przewodza prad i cieplo
-maja polysk
-sa kowalne
-wiekszosc o srebrzystoszarej barwie
b) metale roznice
-gestosc
-temperatura topnienia
-aktywnosc chemiczna
metale bloku aktywnego gwaltownie reaguja z woda, mniej aktywne dopiero po ogrzaniu , a metale szlachetne wogole.
Cu + 4 HnO_3st. = Cu(N_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O
-wydziela sie brunatny gaz
-podobne do H_2SO_4
3Cu + 8 *H_2O roz. = 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O
-podobne do H_2SO_4
metal + kwas -> sol + H_2↑ - metale aktywne
metal + kwas -> sol + tlenek + H_2O - metale mniej aktywne
woda krolewska (3HCl + 1 HNO_3)
zloto i platyna reaguje tylko z woda krolewska
Au + 3HNO_3 + 4HCl = H[AuCl_4] + 3NO_3 + 3H_2O
|K - rozkladaja wode na zimno
|Na - rozkladaja wode na zimno
|Mg - ogrzane eozkladaja pare wodna
|Al - ogrzane eozkladaja pare wodna
|Zn - ogrzane eozkladaja pare wodna
|Fe - ogrzane eozkladaja pare wodna
|Sn -wypieraja wodor z kwasow
|Pb -wypieraja wodor z kwasow
|Cu -reaguja tylko z kwasami wskazujacymi najsilniesze wlasciwosci utleniajace
|Hg -reaguja tylko z kwasami wskazujacymi najsilniesze wlasciwosci utleniajace
|Ag -reaguja tylko z kwasami wskazujacymi najsilniesze wlasciwosci utleniajace
|Au - roztwarzaja sie tylko w wodzie krolewskiej
|Pt - roztwarzaja sie tylko w wodzie krolewskiej
|
↓malejaca aktywnosc metali
1. CuSO_4 + Fe = FeSO_4 + Cu osadza sie na precie Cu
2. FeSO_4 + Cu = reakcja nie zachodzi
Cu + 4hCl (goracej st.) = H_2[CuCl_4] (kwas tetrachloromiedzianowy (II)) + H_2↑
4Zn + NOHNO_3 = 4Zn(NO_3)_2 + NH_4 NO_3 + 5H_2O
2. Ogniwa galwaniczne
-Luigi Galvani (1737-1798)
*wloski lekarz
*zaobserwowal skurcz miesni wypreparowanego udka zaby w momencie gdy stykaly sie z nim haczyki wykonane z 2 roznych metali
-Aleksandro Volta (1745-1829)
*wyjasnil doswiadczenie Galvaniego
8ok. 1800r. zaobserwowal ze zanurzone w roztworze solanki 2 rozne metale , rozdzielone kwalkiem tektury powoduja przeplyw elektrycznosci od 1 metalu do 2 -> zbudowal prototyp baterii "stos Volta"
-ogniwa galwaniczne - uklady zlozony z 2 pologniw (elektrod polaczonych przegroda parowa lub kluczu elektrolityczny umozliwiajacy przeplyw jonow
-pologniw - blaszki 2 metalowe zanurzone najczescie w roztworze swojej soli
-klucz elektrolityczny (4 -rurka) napelniona roztworu elektroli np. KCl, NH_4NO_3
-elektrody polaczone na zewnatrz przewodnikiem na zew przez ktory plynie prad
-Ogniwo Daniella
|| - klucz elektrolityczny
| - granica faz
(-) Zn|Zn^2+ || Cu^2+ | Cu (+) => schemat ogniw Daniella
Zn + Cu^2+ = Zn ^2+ + Cu
Zn -> (utl) Zn^2+ + 2e
Cu^2+ + 2e -> (red) Cu
- anoda (-) - utlenianie
katoda (+) - redukcja
3. Sila elektromotoryczna (SEM) - roznica potencjalow ( Sila elektromotoryczna ogniw. Szereg aktywnosci metali)
-SEM - zalezy od potencjalu elektrycznego kazdej elektrody (E)
tem, stezenie jonow metalu w roztworze
-Wzor Nernsta E = E^o + RT/nF | ne
E^o - potencjal standartu elekt
R- stala gazowa 8,31 J/(mol *K)
n - liczba elektrono oddanych, pobranych przez atom metalu
F- stala Faradaya 96500C
ne - stezenie jonow metalu w roztworze
dla wartosci stalych i temp 298K -> E = E^o + 0,059 g/n *log L
i dla C = 1 mol/dm^3 -> E = E^o
-potencjal elektrod zalezy jedynie od C
-potencjalu bezwzgledu danej elektrody nie mozna wyznaczyc
-okreslenie silej elektromotorycznej to ogniwa zbudowanego z danego pologniwa i polofniwa wzorcowego (elektroda wodorowa)
-Nernst zaproponowal za elektrode od niej standardowa elektrode wodorowa dzieji niej mozna obliczyc E^o i znak kazdej elektrody
-elektoroda wodorowa
*blaszka platynowa czernia platynowa ([platyna bardzo rozdzielana przez co nie wykazuje swojej barwy) oplukiwana gazowym wodorem pod cisnienie 1013,25 hPa i zanurzony w 1 - molowym roztworze HCl
*jego potencjal = 0 w kazdej temp
-procesy zachodzace na elektrodach M ⇄ M^n+ + ne
metale = reduktor gdy utlenmiania
jon = utlenianie gdyz ullega redukcji
-im bardziej ujemny jest potencjal normalny jakiegos metalu, tym silniejszy jest on reduktorem
*im metal ma dardzo duzy potencjal standardowy tym jony tych metal sa silniejszym utleniaczem
-metal bardziej aktywny (o mniejszym potencjal) redukuje metal mniej aktywny a roztworu jego soli - odwrotna reakcja nie moze zajsc
SEM = E_o - E_o (stez 1mol/dm^3)
-SEM zawsze dodatnie
-rozniaca potencjal jest wynik zmiany z chmicznej na elektryczna
-anoda - nizszy potencjal
katoda - wyzszy potencjal
- im nizej w szeregu aktywnosci w tym wyzszy potencjal
-konieczne do zbudowania ogniwa :
*jedna elektroda ogniwa miala wieksza daznosc do utraty elektronow niz druge np 1 roztwor metalu bardziej stezony , drugi mniej -> ogniwo stezeniowe
duze stezenie ... utleniacz
male stezenie ... reduktor
-im wieksza roznica stezen tym wieksze SEM ogniwa
*elektrody platynowe zanurzone w roztworze Fe^2+ i Fe^3+ (jedna pologniwa i roztwo Sn^2+ i Sn ^4+ (drugie pologniwo)
wtedy SEM E_1 - E_2
E_2 = utl jonow Sn^4+ a red z jonow Sn^2+
roznica stezen zalezy od stosunku stezenia formie utl. i reduktora)
=> ogniwa redoksowe
*ogniwa poliwone
M -> (utl) M^n+ (reduktor) + ne
M^n+ (utleniacz) + ne -> (redukcja) M
↘ V(potencja) => metal ↑ bardziej aktywny
↖ V => silniejszy utleniacz
↘ V => silniejszy reduktor
SEM V_1 - V_2
K -> redukcja
A -> utlenianie
K(-) 2H_2O + 2e -> H_2 + 2Oh^-
2H^+ + 2e -> H_2
A(+) 2H_2O - 4e -> 4h^+ + O_2
4OH^- - 4 e -> O_2 + 2 H_2O
A->K
elektrochemia - dzial chemii fizycznej zajmuje sie reakcjami chemicznymi, w wyniku ktorych dochodzi do wytworzenia pradu elektrycznego (roznucy potencjalow) i skutkami przeplywu pradu przez elektrolity stopione, lub ich wodne roztwory.
reakcje redoks - polegaja na wymianie elektronow pomiedzy utleniaczem , a reduktorem.
przeplyw pradu elektrycznego = przeplyw elektrolitow
AKTYWNOSC CHEMICZNA METALI
a) metale podobienstwa
-przewodza prad i cieplo
-maja polysk
-sa kowalne
-wiekszosc o srebrzystoszarej barwie
b) metale roznice
-gestosc
-temperatura topnienia
-aktywnosc chemiczna
metale bloku aktywnego gwaltownie reaguja z woda, mniej aktywne dopiero po ogrzaniu , a metale szlachetne wogole.
Cu + 4 HnO_3st. = Cu(N_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O
-wydziela sie brunatny gaz
-podobne do H_2SO_4
3Cu + 8 *H_2O roz. = 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O
-podobne do H_2SO_4
metal + kwas -> sol + H_2↑ - metale aktywne
metal + kwas -> sol + tlenek + H_2O - metale mniej aktywne
woda krolewska (3HCl + 1 HNO_3)
zloto i platyna reaguje tylko z woda krolewska
Au + 3HNO_3 + 4HCl = H[AuCl_4] + 3NO_3 + 3H_2O
|K - rozkladaja wode na zimno
|Na - rozkladaja wode na zimno
|Mg - ogrzane eozkladaja pare wodna
|Al - ogrzane eozkladaja pare wodna
|Zn - ogrzane eozkladaja pare wodna
|Fe - ogrzane eozkladaja pare wodna
|Sn -wypieraja wodor z kwasow
|Pb -wypieraja wodor z kwasow
|Cu -reaguja tylko z kwasami wskazujacymi najsilniesze wlasciwosci utleniajace
|Hg -reaguja tylko z kwasami wskazujacymi najsilniesze wlasciwosci utleniajace
|Ag -reaguja tylko z kwasami wskazujacymi najsilniesze wlasciwosci utleniajace
|Au - roztwarzaja sie tylko w wodzie krolewskiej
|Pt - roztwarzaja sie tylko w wodzie krolewskiej
|
↓malejaca aktywnosc metali
1. CuSO_4 + Fe = FeSO_4 + Cu osadza sie na precie Cu
2. FeSO_4 + Cu = reakcja nie zachodzi
Cu + 4hCl (goracej st.) = H_2[CuCl_4] (kwas tetrachloromiedzianowy (II)) + H_2↑
4Zn + NOHNO_3 = 4Zn(NO_3)_2 + NH_4 NO_3 + 5H_2O
2. Ogniwa galwaniczne
-Luigi Galvani (1737-1798)
*wloski lekarz
*zaobserwowal skurcz miesni wypreparowanego udka zaby w momencie gdy stykaly sie z nim haczyki wykonane z 2 roznych metali
-Aleksandro Volta (1745-1829)
*wyjasnil doswiadczenie Galvaniego
8ok. 1800r. zaobserwowal ze zanurzone w roztworze solanki 2 rozne metale , rozdzielone kwalkiem tektury powoduja przeplyw elektrycznosci od 1 metalu do 2 -> zbudowal prototyp baterii "stos Volta"
-ogniwa galwaniczne - uklady zlozony z 2 pologniw (elektrod polaczonych przegroda parowa lub kluczu elektrolityczny umozliwiajacy przeplyw jonow
-pologniw - blaszki 2 metalowe zanurzone najczescie w roztworze swojej soli
-klucz elektrolityczny (4 -rurka) napelniona roztworu elektroli np. KCl, NH_4NO_3
-elektrody polaczone na zewnatrz przewodnikiem na zew przez ktory plynie prad
-Ogniwo Daniella
|| - klucz elektrolityczny
| - granica faz
(-) Zn|Zn^2+ || Cu^2+ | Cu (+) => schemat ogniw Daniella
Zn + Cu^2+ = Zn ^2+ + Cu
Zn -> (utl) Zn^2+ + 2e
Cu^2+ + 2e -> (red) Cu
- anoda (-) - utlenianie
katoda (+) - redukcja
3. Sila elektromotoryczna (SEM) - roznica potencjalow ( Sila elektromotoryczna ogniw. Szereg aktywnosci metali)
-SEM - zalezy od potencjalu elektrycznego kazdej elektrody (E)
tem, stezenie jonow metalu w roztworze
-Wzor Nernsta E = E^o + RT/nF | ne
E^o - potencjal standartu elekt
R- stala gazowa 8,31 J/(mol *K)
n - liczba elektrono oddanych, pobranych przez atom metalu
F- stala Faradaya 96500C
ne - stezenie jonow metalu w roztworze
dla wartosci stalych i temp 298K -> E = E^o + 0,059 g/n *log L
i dla C = 1 mol/dm^3 -> E = E^o
-potencjal elektrod zalezy jedynie od C
-potencjalu bezwzgledu danej elektrody nie mozna wyznaczyc
-okreslenie silej elektromotorycznej to ogniwa zbudowanego z danego pologniwa i polofniwa wzorcowego (elektroda wodorowa)
-Nernst zaproponowal za elektrode od niej standardowa elektrode wodorowa dzieji niej mozna obliczyc E^o i znak kazdej elektrody
-elektoroda wodorowa
*blaszka platynowa czernia platynowa ([platyna bardzo rozdzielana przez co nie wykazuje swojej barwy) oplukiwana gazowym wodorem pod cisnienie 1013,25 hPa i zanurzony w 1 - molowym roztworze HCl
*jego potencjal = 0 w kazdej temp
-procesy zachodzace na elektrodach M ⇄ M^n+ + ne
metale = reduktor gdy utlenmiania
jon = utlenianie gdyz ullega redukcji
-im bardziej ujemny jest potencjal normalny jakiegos metalu, tym silniejszy jest on reduktorem
*im metal ma dardzo duzy potencjal standardowy tym jony tych metal sa silniejszym utleniaczem
-metal bardziej aktywny (o mniejszym potencjal) redukuje metal mniej aktywny a roztworu jego soli - odwrotna reakcja nie moze zajsc
SEM = E_o - E_o (stez 1mol/dm^3)
-SEM zawsze dodatnie
-rozniaca potencjal jest wynik zmiany z chmicznej na elektryczna
-anoda - nizszy potencjal
katoda - wyzszy potencjal
- im nizej w szeregu aktywnosci w tym wyzszy potencjal
-konieczne do zbudowania ogniwa :
*jedna elektroda ogniwa miala wieksza daznosc do utraty elektronow niz druge np 1 roztwor metalu bardziej stezony , drugi mniej -> ogniwo stezeniowe
duze stezenie ... utleniacz
male stezenie ... reduktor
-im wieksza roznica stezen tym wieksze SEM ogniwa
*elektrody platynowe zanurzone w roztworze Fe^2+ i Fe^3+ (jedna pologniwa i roztwo Sn^2+ i Sn ^4+ (drugie pologniwo)
wtedy SEM E_1 - E_2
E_2 = utl jonow Sn^4+ a red z jonow Sn^2+
roznica stezen zalezy od stosunku stezenia formie utl. i reduktora)
=> ogniwa redoksowe
*ogniwa poliwone
M -> (utl) M^n+ (reduktor) + ne
M^n+ (utleniacz) + ne -> (redukcja) M
↘ V(potencja) => metal ↑ bardziej aktywny
↖ V => silniejszy utleniacz
↘ V => silniejszy reduktor
SEM V_1 - V_2
K -> redukcja
A -> utlenianie
K(-) 2H_2O + 2e -> H_2 + 2Oh^-
2H^+ + 2e -> H_2
A(+) 2H_2O - 4e -> 4h^+ + O_2
4OH^- - 4 e -> O_2 + 2 H_2O
A->K
Komentarze
Prześlij komentarz