1 / 32

Chemia Ogólna

Chemia Ogólna. Wykład 6. ELEKTROCHEMIA. Każda reakcja redoks jest związana z przeniesieniem elektronu – elektrony przechodzą od formy zredukowanej do formy utlenionej. Jeśli procesy utleniania i redukcji zachodzą w tym samym czasie i miejscu – mamy do czynienia z procesem chemicznym.

nike
Download Presentation

Chemia Ogólna

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Chemia Ogólna Wykład 6

  2. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej ELEKTROCHEMIA Każda reakcja redoks jest związana z przeniesieniem elektronu–elektrony przechodzą od formy zredukowanej do formy utlenionej.

  3. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Jeśli procesy utleniania i redukcji zachodzą w tym samym czasie i miejscu – mamy do czynienia z procesemchemicznym. Jeśli procesy utleniania i redukcji są rozdzielone w czasie i przestrzeni, a wymiana ładunku następuje poprzez przewodnik elektronów(np. drut metalowy)– wówczas mówimy o procesieelektrochemicznym.

  4. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Utlenianie żelaza (2+) jako: a) proces chemiczny, b) proces elektrochemiczny.

  5. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Elektrody Elektroda – powierzchnia metalu (lub innego przewodnika), na której zachodzi reakcja wymiany ładunku (utleniania, bądź redukcji). elektroda utlenianie redukcja anoda katoda

  6. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Elektrody I rodzaju Pierwiastek w równowadze ze swoimi jonami. Elektrody te dzielimy na gazowe i metaliczne. Elektrody gazowe Me│X│Xn- –przewodnik metaliczny (najczęściej platyna), obmywany gazową postacią pierwiastka, zanurzony w roztworze jonów danego pierwiastka. X + neXn- lub X Xn+ + ne

  7. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Normalna Elektroda Wodorowa(NEW) Przewodnik elektronów (platyna pokryta czernią platynową) zanurzony w kwasie solnym (HCl) o aktywności a=1, nasycany gazowym wodorem (H2) pod ciśnieniem 1 atm. (p=1atm.=101 325 Pa). E0 = 0,000V

  8. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Nasycona Elektroda Kalomelowa (NEK) Przewodnik elektronów (Pt) połączony z metaliczną rtęcią (Hg) pokrytą kalomelem – chlorkiem rtęci (I) (Hg2Cl2) w nasyconym roztworze (KCl). E0 = 0,241V

  9. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Elektrody metaliczne Me│Men+ – metali zanurzony w roztworze jonów własnych Me  Men+ + ne

  10. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Elektrody II rodzaju Metal pokryty swoją trudno rozpuszczalną solą w równowadze z roztworem soli innego metalu o takim samym anionie. Me1│Me­1A(s)│Me2A

  11. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Szybkość reakcji elektrochemicznej O, R – współczynniki stechiometryczne. W stanie równowagi: Wiedząc, że: oraz:

  12. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Szybkość reakcji można zdefiniować jako: Zgodnie z prawem Farday’a: m - masa substancji, k – równoważnik elektrochemiczny, I - prąd, t - czas, M - masa molowa, n – liczba wymienionych elektronów, F – stała Faraday’a(96 485 C/mol).

  13. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Łącząc poprzednie wzory otrzymujemy: Prąd anodowy jest równy prądowi katodowemu i osiąga wartość I0 zwaną prądem wymiany.

  14. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Wiedząć, że szybkość reakcji jest proporcjonalna do stężenia, to zaś jest powiązane z aktywnością wzorem: Można zdefiniować prąd anodowy i katodowy jako: k0 – stała szybkości reakcji, aO,aR – aktywności formy utlenionej i zredukowanej,  - współczynnik symetrii bariery energetycznej, E0 - potencjał normalny.

  15. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Porównując do siebie prawe strony poprzednich równań otrzymany równanieNernst’a : Potencjał normalny – potencjał elektrody mierzony względem NEW (normalnej elektrody wodorowej), której potencjał wynosi 0.

  16. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Pomiar potencjału elektrodowego Elektroda odniesienia – elektroda wykazująca potencjał niezmienny w czasie. • Najważniejsze elektrody odniesienia: • normalna elektroda wodorowa (NEW), • nasycona elektroda kalomelowa (NEK), • nasycona elektroda chlorosrebrna (Ag/AgCl/Cl–).

  17. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Szereg napięciowy Szereg napięciowy – metale ułożone wg wzrastającego potencjału normalnego. Potencjał normalny elektrody metalowej – potencjał metalu zanurzonego w elektrolicie zawierającym jony tego metaluzmierzony względem NEW.

  18. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Potencjały normalne niektórych metali w 25oC

  19. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Ogniwo Ogniwo – dwie elektrody zanurzone w elektrolitach, połączone przewodnikiem elektronów i mostkiem elektrolitycznym. Mostek (klucz) elektrolityczny jest to najczęściej U–rurka wypełniona neutralnym elektrolitem, pozwalającym na wymianę ładunku bez mieszania elektrolitów.

  20. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Ogniwa ogniwa galwaniczne elektrolityczne spontaniczna reakcja redoks w ogniwie powo-duje przepływ prądu w obwodzie zewnętrznym reakcja redoks w ogniwie jest wymuszana przez przepływ prądu z zewnę-trznego źródła zasilania.

  21. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Ogniwo PtH2H2OO2 Pt pracujące jako: a) ogniwo galwaniczne, b) ogniwo elektrolityczne.

  22. elektrolit cynk miedź AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Ogniwa galwaniczne A: Zn  Zn2+ +2e K: Cu2H++2e H2 Stos Volty – pierwsza bateria (1880) ZnH2SO4Cu

  23. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej A: Zn  Zn2+ +2e K: Cu2++2e  Cu Ogniwo Daniell’a ZnZnSO4 CuSO4Cu

  24. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Ładowanie: A: Pb2++2H2O PbO2+4H++ 2e K: Pb2++2e  Pb Rozładowanie: A: Pb Pb2++2e K: PbO2+4H++ 2e  Pb2++2H2O Akumulator ołowiowy Pb|PbO2| H2SO4, H2O|PbSO4|Pb

  25. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Ładowanie: A:2Ni(OH)2+2OH- 2NiOOH+2H2O+2e K: Cd(OH)2+2e  Cd+2OH- Rozładowanie: A: Cd+2OH- Cd(OH)2+2e K: 2NiOOH+2H2O+2e 2Ni(OH)2+2OH- Akumulatory niklowo–kadmowe Cd|Cd(OH)2|KOH, H2O|NiOOH|Ni

  26. metalowa zatyczka pręt węglowy osłona cynkowa MnO2 pasta NH4Cl metalowe dno AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej A: Zn  Zn2+ +2e K: 2NH4++2e  2NH3+H2 H2+2MnO2 Mn2O3+H2O 4NH3+Zn2+ [Zn(NH3)4]2+ Bateria cynkowo–węglowa – ogniwo Leclanche’go Zn|Zn+2|NH4Cl|MnO2|C

  27. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Elektroliza Elektroliza – proces podczas którego prąd elektryczny z zewnętrznego źródła zasilania powoduje zachodzenie na elektrodach reakcji utleniania i redukcji.

  28. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej A: 2O2- O2+4e K: 4H++4e  2H2 Elektroliza wody w aparacie Hoffman’a

  29. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej A: 2Cl- Cl2+2e K: 2H++2e  H2 Elektroliza wodnego roztworu NaCl.

  30. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej A: 2Cl- Cl2+2e K: 2Na++2e  2Na Elektroliza stopionego NaCl.

  31. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej A: 6O2- 3O2+12e C+O2 CO2 K: 4Al3++12e  4Al Elektrolityczne otrzymywanie aluminium

  32. AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej A: Ag  Ag++e K: Ag++e  Ag Elektropolerowanie srebra

More Related