Ox z Ox. + ne GGGB FGGG Red z Red
|
|
- Ἀριστοφάνης Αργυριάδης
- 7 χρόνια πριν
- Προβολές:
Transcript
1 Κεφάλαιο 5 Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Στο κεφάλαιο αυτό θα μελετηθούν οι ιδιότητες ενός ιδανικά μη πολούμενου ηλεκτροδίου ή, εν γένει, οι ιδιότητες ενός μη πολούμενου ηλεκτροδίου στην ισορροπία. Η διεπιφάνεια αυτή έχει τα εξής χαρακτηριστικά: 1. Η διεπιφάνεια είναι περατή σε συγκεκριμένα χημικά είδη (π.χ. ιόντα ή ηλεκτρόνια). 2. Στην διεπιφάνεια λαμβάνει χώρα (ηλεκτρο)χημική αντίδραση. 3. Στην διεπιφάνεια πραγματοποιείται διαχωρισμός φορτίου ο οποίος δεν διατηρείται. 4. Η ισορροπία μεταξύ των χημικών ειδών στις δύο φάσεις (μεταλλικό η- λεκτρόδιο και ηλεκτρολυτικό διάλυμα) έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση διαφοράς δυναμικού στα άκρα της διεπιφάνειας. 5. Εφαρμογή διαφοράς δυναμικού στα άκρα της διεπιφάνειας δεν διατηρείται μετά την παύση της εφαρμογής του. 6. Η ηλεκτροχημική διεπιφάνεια συμπεριφέρεται ως αντίσταση. Στην ανάλυση που θα ακολουθήσει θα θεωρήσουμε ότι το ηλεκτροχημικό σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία, συνεπώς θα αγνοηθεί η κίνηση των ιόντων μέσα στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα και θα θεωρηθεί ότι όλες οι χημικές αντιδράσεις ανταλλαγής φορτίου βρίσκονται σε ισορροπία [1, 2, 3]. 5.1 Το δυναμικό Galvani της ηλεκτροχημικής διεπιφάνειας Εστω ότι η διεπιφάνεια μεταξύ δύο φάσεων α και β είναι περατή σε ένα χημικό είδος k. Εφόσον το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία, τότε το ηλεκτροχημικό δυναμικό του χημικού είδους k στην φάση α θα πρέπει να είναι ίσο με το ηλεκτροχημικό δυναμικό του χημικού είδους k στην φάση β, δηλαδή, µ k (α) = µ k (β) (5.1) 91
2 5.1. Το δυναμικό Galvani της ηλεκτροχημικής διεπιφάνειας ή, αναλυτικότερα, µ k (α) + z k F φ(α) = µ k (β) + z k F φ(β) (5.2) όπου µ k το χημικό δυναμικό του είδους k στην αντίστοιχη φάση και z k F το φορτίο του είδους k ανά γραμμομόριο. Από την Εξ. (5.2) προκύπτει ότι στην ισορροπία εμφανίζεται διαφορά δυναμικού στα άκρα της διεπιφάνειας, φ, φ = φ(α) φ(β) = µ k(β) µ k (α) z k F (5.3) Η διαφορά δυναμικού φ ονομάζεται διαφορά δυναμικού Galvani της διεπιφάνειας. 1 Ας προσδιορίσουμε την αναλυτική έκφραση του δυναμικού Galvani, στην περίπτωση όπου ένα αδρανές ηλεκτρόδιο βρίσκεται εμβαπτισμένο σε ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα που περιέχει τα χημικά είδη Ox και Red (το υλικό του μεταλλικού ηλεκτροδίου δε συμμετέχει σε οξειδοαναγωγική αντίδραση). Εστω ότι η οξειδοαναγωγή των Ox και Red πραγματοποιείται στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου και βρίσκεται σε ισορροπία, Ox z Ox + ne GGGB FGGG Red z Red (5.4) όπου, προφανώς, n = z Ox z Red. Το κοινό είδος στο οποίο είναι περατή η διεπιφάνεια είναι τα ηλεκτρόνια e που ανταλλάσσονται, συνεπώς στην ισορροπία µ e (s) = µ e (m). Αν συμβολιστεί με m η φάση του μεταλλικού ηλεκτροδίου και s η φάση του διαλύματος, τότε το ηλεκτροχημικό δυναμικό των ηλεκτρονίων στη φάση m θα είναι, µ e (m) = µ e (m) F φ(m) µ 0 e(m) F φ(m) (5.5) Στην παραπάνω σχέση έχει θεωρηθεί ότι το χημικό δυναμικό των ηλεκτρονίων στη μεταλλική φάση είναι ανεξάρτητο της συγκέντρωσης τους, δεδομένου ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι πρακτικά σταθερός (το φορτίο στη φάση αυτή προκύπτει ως αποτέλεσμα περίσσειας ηλεκτρονίων που είναι πάρα πολύ μικρότερη από το συνολικό πλήθος ηλεκτρονίων στη φάση). Στο διάλυμα (φάση s) η οξειδοαναγωγική αντίδραση βρίσκεται σε ισορροπία, συνεπώς, µ Ox (s) + n µ e (s) = µ Red (s) (5.6) ή, αναλυτικότερα, µ 0 Ox(s) + RT ln a Ox + z Ox F φ(s) + n µ e (s) = µ 0 Red(s) + RT ln a Red + z Red F φ(s) (5.7) 1 Συχνά το δυναμικό Galvani συμβολίζεται ως β αφ ή α β φ. 92
3 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία όπου a Ox και a Red οι ενεργότητες των Ox και Red, αντίστοιχα. Συνεπώς, για το ηλεκτροχημικό δυναμικό των ηλεκτρονίων στη φάση s ισχύει, µ e (s) = µ0 Red (s) µ0 Ox (s) n + RT n ln a Red a Ox + F φ(s) (5.8) Συνδυάζοντας τις Εξ. (5.5) και (5.8) προκύπτει, ότι το δυναμικό Galvani της διεπιφάνειας μετάλλου / διαλύματος θα είναι, φ = φ(m) φ(s) = µ0 Ox (s) µ0 Red (s) + nµ0 e(m) nf + RT nf ln a Ox a Red (5.9) Στην περίπτωση που το ηλεκτρολυτικό διάλυμα είναι πολύ αραιό, τότε οι ενεργότητες μπορούν να αντικατασταθούν με τις συγκεντρώσεις των ειδών Ox και Red. Ας θεωρηθεί μία άλλη περίπτωση όπου το μεταλλικό ηλεκτρόδιο Μ συμμετέχει στην οξειδοαναγωγική αντίδραση και ειδικότερα έστω ότι η παρακάτω αντίδραση βρίσκεται σε ισορροπία, M z + + ne GGGB FGGG M (5.10) όπου Μ z + τα ιόντα του μετάλλου στο διάλυμα. Προφανώς, στην περίπτωση αυτή n = z +. Η αντίδραση αυτή λαμβάνει χώρα στη μεταλλική φάση m, και το κοινό είδος μεταξύ της φάσης m και s είναι τα ιόντα του μετάλλου Μ z +. Συνεπώς, στην ισορροπία µ M z + (s) = µ M z + (m). Στο διάλυμα (φάση s), το ηλεκτροχημικό δυναμικό των ιόντων είναι, µ M z + (s) = µ 0 M z + (s) + RT ln a M z + + z + F φ(s) (5.11) Λόγω της ισορροπίας στη μεταλλική φάση m, ή, αναλυτικότερα, µ M z + (m) + n µ e (m) = µ M (m) (5.12) µ M z + (m) = µ 0 M(m) nµ 0 e(m) + nf φ(m) (5.13) Συνδιάζοντας τις Εξ. (5.11) και (5.13), προκύπτει ότι το δυναμικό Galvani της διεπιφάνειας θα είναι, φ = φ(m) φ(s) = µ0 M z + (s) µ 0 M (m) + nµ0 e(m) + RT nf nf ln a M z + (5.14) Η ενεργότητα των ιόντων του μετάλλου μπορεί να αντικατασταθεί με την συγκέντρωση των ιόντων στην περίπτωση πολύ αραιών διαλυμάτων. Από την παρατήρηση των Εξ. (5.9) και (5.14) προκύπτει ότι το δυναμικό Galvani καθορίζεται από τη σύσταση του διαλύματος, δηλαδή από τις ενεργότητες a k των χημικών ειδών που συμμετέχουν στην οξειδοαναγωγική αντίδραση και από τη φύση του διαλύματος (μέσω των προτύπων χημικών δυναμικών). 93
4 5.2. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου 5.2 Το δυναμικό του ηλεκτροδίου Προσδιορισμός του δυναμικού του ηλεκτροδίου Το δυναμικό Galvani ενός ηλεκτροδίου Μ 1 δεν μπορεί να μετρηθεί. Αυτό ο- φείλεται στο γεγονός ότι προκειμένου να προσδιορισθεί η διαφορά δυναμικού φ = φ(m 1 ) φ(s) θα πρέπει να εμβαπτισθεί στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα ένα δεύτερο ηλεκτρόδιο Μ 2. Συνεπώς, η διαφορά δυναμικού E eq που θα μετρούσε ένα ποτενσιόμετρο μεταξύ του ηλεκτροδίου Μ 1 και του ηλεκτροδίου Μ 2 θα αποτελούνταν από (τουλάχιστον) δύο όρους, E eq = [φ(m 1 ) φ(s)] + [φ(s) φ(m 2 )] = φ 1 φ 2 = φ(m 1 ) φ(m 2 ) (5.15) όπου φ 1 και φ 2 το δυναμικό Galvani της κάθε διεπιφάνειας. Είναι φανερό πως για να προσδιορισθεί το δυναμικό του ηλεκτροδίου θα πρέπει να ορισθεί μία σύμβαση, δηλαδή να θεωρηθεί ότι κάποιο ηλεκτρόδιο έχει δυναμικό μηδέν. Ως τέτοιο ηλεκτρόδιο, δηλαδή ηλεκτρόδιο αναφοράς, έχει ορισθεί ένα ηλεκτρόδιο λευκοχρύσου, Pt εμβαπτισμένο σε διάλυμα υδρογονοκατιόντων, Η +. Η δράση που βρίσκεται σε ισορροπία σε ένα τέτοιο ηλεκτρόδιο είναι η εξής, 2H + + 2e FGGG GGGB H 2 (5.16) όπου Η 2 είναι το αέριο υδρογόνο. Το δυναμικό Galvani του ηλεκτροδίου αυτού είναι, φ = 2µ0 H + (s) µ 0 H 2 (s) + 2µ 0 e(pt) 2F + RT 2F ln a2 H + p H2 (5.17) όπου p H2 η μερική πίεση του αερίου υδρογόνου. Το ηλεκτρόδιο αυτό ονομάζεται ηλεκτρόδιο υδρογόνου. Εστω ότι μετράται η διαφορά δυναμικού μεταξύ ενός ηλεκτροδίου στο ο- ποίο πραγματοποιείται η αντίδραση που περιγράφεται με την Εξ. (5.4) και ενός ηλεκτροδίου υδρογόνου. Η μέτρηση γίνεται συνδέοντας το θετικό πόλο του ποτενσιομέτρου με το ηλεκτρόδιο το δυναμικό του οποίου επιθυμούμε να προσδιορίσουμε και τον αρνητικό πόλο του ποτενσιομέτρου με το ηλεκτρόδιο υδρογόνου. Δηλαδή, συνδέουμε θεωρώντας το ηλεκτρόδιο υδρογόνου ως άνοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο) και το μέταλλο Μ ως κάθοδο (θετικό ηλεκτρόδιο). Κατά σύμβαση, μία τέτοια διάταξη συμβολίζεται ως εξής, Pt H 2 (p H2 ) H + (a H +) Ox(a Ox ), Red(a Red ) M (5.18) όπου το αριστερό ημιστοιχείο παριστά την άνοδο και το δεξί την κάθοδο, ε- νώ απλές κάθετες γραμμές παριστούν διεπιφάνειες και διπλές κάθετες γραμμές παριστούν ηλεκτρολυτικούς συνδέσμους. 94
5 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Εστω, επίσης, ότι τα καλώδια του ποτενσιομέτρου είναι κατασκευασμένα από μέταλλο Χ (π.χ. χαλκό). Η μετρούμενη διαφορά δυναμικού θα είναι, E eq = [φ(x) φ(m)] + [φ(m) φ(s)] + [φ(s) φ(pt)] + [φ(pt) φ(x)] (5.19) όπου η πρώτη διαφορά δυναμικού παριστάνει το δυναμικό Galvani στη διεπιφάνεια του μετάλλου Χ (φάση x) και του μετάλλου Μ του ηλεκτροδίου (φάση m), φ(x) φ(m) = µ0 e(x) µ 0 e(m) (5.20) F Η δεύτερη διαφορά παριστάνει το δυναμικό Galvani στο ηλεκτρόδιο του οποίου το δυναμικό θέλουμε να προσδιορίσουμε, φ(m) φ(s) = µ0 Ox (s) µ0 Red (s) + nµ e(m) nf + RT nf ln a Ox a Red (5.21) Η τρίτη διαφορά είναι το δυναμικό Galvani στο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, φ(pt) φ(s) = µ0 H + (s) 1 2 µ0 H 2 (s) + µ 0 e(pt) F + RT F ln a H+ p 1/2 H 2 (5.22) Τέλος, η τέταρτη διαφορά είναι το δυναμικό Galvani στη διεπιφάνεια λευκοχρύσου και μετάλλου Χ. φ(pt) φ(x) = µ0 e(pt) µ 0 e(x) F (5.23) Συνδυάζοντας τις παραπάνω σχέσεις παρατηρούμε ότι η μετρούμενη διαφορά δυναμικού είναι, E eq = µ0 Ox µ0 Red nf + RT nf ln a ( Ox µ 0 H µ0 H 2 a Red F Η Εξ. (5.24) μπορεί να συμβολιστεί και ως εξής, + RT F a ) H+ ln p 1/2 H 2 (5.24) E eq = E Ox/Red E H + /H 2 (5.25) ή, λαμβάνοντας υπόψη το συμβολισμό του συστήματος σύμφωνα με την Εξ. (5.18), Στο σημείο αυτό μπορούμε να επισημάνουμε ότι E eq = E δεξί E αριστερό (5.26) Η μετρούμενη διαφορά δυναμικού δεν εξαρτάται από το υλικό των καλωδίων του ποτενσιομέτρου. 95
6 5.2. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου Η μετρούμενη διαφορά δυναμικού δεν εξαρτάται από το υλικό των η- λεκτροδίων, εφόσον αυτά δεν συμμετέχουν σε καμία ηλεκτροχημική α- ντίδραση. Προκειμένου να θεωρήσουμε το ηλεκτρόδιο υδρογόνου ως ηλεκτρόδιο αναφοράς εισάγουμε την σύμβαση, E 0 H + /H 2 = µ0 H µ0 H 2 F = 0 (5.27) Εστω ότι το ηλεκτρόδιο υδρογόνου βρίσκεται σε πρότυπες συνθήκες, δηλαδή a H + = 1 και p H2 = 1. Τότε το μετρούμενο δυναμικό, σύμφωνα με την Εξ. (5.24) θα είναι, E eq = E Ox/Red = EOx/Red 0 + RT nf ln a Ox (5.28) a Red όπου EOx/Red 0 = µ0 Ox µ0 Red. Το δυναμικό E nf Ox/Red ονομάζεται δυναμικό του ηλεκτροδίου Ox/Red ή δυναμικό του ημιστοιχείου Ox/Red. Η Εξ. (5.28) είναι γνωστή και ως εξίσωση Nernst. Εστω ότι μετράται το δυναμικό ενός ηλεκτροδίου που περιγράφεται από την Εξ. (5.10), ως προς το ηλεκτρόδιο του υδρογόνου συνδέοντας πάντα το θετικό πόλο του ποτενσιομέτρου με το μέταλλο Μ και τον αρνητικό με το Pt. Τότε, η μόνη διαφορά δυναμικού που αλλάζει σε σχέση με την προηγούμενη περίπτωση είναι η [φ(m) φ(s)] και δίνεται από την Εξ. (5.14). Συνεπώς, το δυναμικό του ηλεκτροδίου θα είναι, E M z + /M = EM 0 z + /M + RT nf ln a Mz+ (5.29) όπου EM 0 z + /M = µ0 M z+ µ0 M. Το δυναμικό E nf M z + /M ονομάζεται δυναμικό του ηλεκτροδίου M z + /M ή δυναμικό του ημιστοιχείου M z + /M. Η εξίσωση αυτή είναι μία άλλη μορφή της εξίσωσης Nernst. Από τη μελέτη αυτής της περίπτωσης σημειώνουμε ότι, Η μετρούμενη διαφορά δυναμικού δεν εξαρτάται από το υλικό των καλωδίων του ποτενσιομέτρου. Η μετρούμενη διαφορά δυναμικού εξαρτάται από το υλικό του ηλεκτροδίου, εφόσον αυτό συμμετέχει σε κάποια ηλεκτροχημική αντίδραση. Τιμές των πρότυπων δυναμικών ημιστοιχείων παρουσιάζονται στον Πίν Σύμφωνα με τα όσα αναφέρθηκαν προηγουμένως, η κατάταξη των (ημι)αντιδράσεων στον πίνακα των πρότυπων δυναμικών επιτρέπει την αξιολόγηση της ο- ξειδωτικής και αναγωγικής δράσης των διαφόρων ενώσεων ή στοιχείων. Α- ναγωγικές ενώσεις Red που αντιστοιχούν σε ημιστοιχεία με θετικό δυναμικό 96
7 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία οξειδώνονται δυσκολότερα από το υδρογόνο και αντίστοιχα οι οξειδωτικές ε- νώσεις Ox που αντιστοιχούν σε ημιστοιχεία με θετικό δυναμικό ανάγονται ευκολότερα από τα κατιόντα υδρογόνου. Αντίθετα, αναγωγικές ενώσεις Red που αντιστοιχούν σε ημιστοιχεία με αρνητικό δυναμικό οξειδώνονται ευκολότερα από το υδρογόνο και αντίστοιχα οι οξειδωτικές ενώσεις Ox που αντιστοιχούν σε ημιστοιχεία με αρνητικό δυναμικό ανάγονται δυσκολότερα από τα κατιόντα υδρογόνου. Ειδικότερα, για τα μέταλλα Μ (που είναι αναγωγικά), όσο θετικότερο το δυναμικό της αντίστοιχης ημιαντίδρασης τόσο πιο ευγενή είναι (τόσο πιο δύσκολα οξειδώνονται προς Μ z + ). Πίνακας 5.1: Πρότυπα δυναμικά ημιστοιχείων. 3 / 2 N 2 (g) + H + + e GGGB FGGG HN 3 (aq) 3.09 Li + + e GGGB FGGG Li(s) N 2 (g) + 4 H 2 O + 2 e GGGB FGGG 2 NH 2 OH(aq) + 2 OH 3.04 Cs + + e GGGB FGGG Cs(s) Rb + + e GGGB FGGG Rb(s) 2.98 K + + e GGGB FGGG K(s) Ba e GGGB FGGG Ba(s) La(OH) 3 (s) + 3 e GGGB FGGG La(s) + 3 OH 2.90 Sr e GGGB FGGG Sr(s) Ca e GGGB FGGG Ca(s) Eu e GGGB FGGG Eu(s) Ra e GGGB FGGG Ra(s) 2.8 Na + + e GGGB FGGG Na(s) 2.71 La e GGGB FGGG La(s) Y e GGGB FGGG Y(s) Mg e GGGB FGGG Mg(s) ZrO(OH) 2 (s) + H 2 O + 4 e GGGB FGGG Zr(s) + 4 OH 2.36 Al(OH) e GGGB FGGG Al(s) + 4 OH 2.33 Al(OH) 3 (s) + 3 e GGGB FGGG Al(s) + 3 OH 2.31 H 2 (g) + 2 e GGGB FGGG 2 H
8 5.2. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου Ac e GGGB FGGG Ac(s) 2.20 Be e GGGB FGGG Be(s) 1.85 U e GGGB FGGG U(s) 1.66 Al e GGGB FGGG Al(s) 1.66 Ti e GGGB FGGG Ti(s) 1.63 ZrO 2 (s) + 4 H e GGGB FGGG Zr(s) + 2 H 2 O Zr e GGGB FGGG Zr(s) 1.45 Ti e GGGB FGGG Ti(s) 1.37 TiO(s) + 2 H e GGGB FGGG Ti(s) + H 2 O 1.31 Ti 2 O 3 (s) + 2 H e GGGB FGGG 2 TiO(s) + H 2 O 1.23 Zn(OH) e GGGB FGGG Zn(s) + 4 OH Mn e GGGB FGGG Mn(s) Fe(CN) H e GGGB FGGG Fe(s) + 4HCN(aq) 1.16 Te(s) + 2 e GGGB FGGG Te V e GGGB FGGG V(s) 1.13 Nb e GGGB FGGG Nb(s) Sn(s) + 4 H e GGGB FGGG SnH 4 (g) 1.07 SiO 2 (s) + 4 H e GGGB FGGG Si(s) + 2 H 2 O 0.91 B(OH) 3 (aq) + 3 H e GGGB FGGG B(s) + 3 H 2 O 0.89 Fe(OH) 2 (s) + 2 e GGGB FGGG Fe(s) + 2 OH 0.89 Fe 2 O 3 (s) + 3 H 2 O + 2 e GGGB FGGG 2Fe(OH) 2 (s) + 2 OH 0.86 TiO H e GGGB FGGG Ti(s) + H 2 O H 2 O + 2 e GGGB FGGG H 2 (g) + 2 OH Bi(s) + 3 H e GGGB FGGG BiH Zn e GGGB FGGG Zn(Hg) Zn e GGGB FGGG Zn(s) Ta 2 O 5 (s) + 10 H e GGGB FGGG 2 Ta(s) + 5 H 2 O
9 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Cr e GGGB FGGG Cr(s) 0.74 [Au(CN) 2 ] + e GGGB FGGG Au(s) + 2 CN 0.60 Ta e GGGB FGGG Ta(s) 0.6 PbO(s) + H 2 O + 2 e GGGB FGGG Pb(s) + 2 OH TiO 2 (s) + 2 H e GGGB FGGG Ti 2 O 3 (s) + H 2 O 0.56 Ga e GGGB FGGG Ga(s) 0.53 U 4+ + e GGGB FGGG U H 3 PO 2 (aq) + H + + e GGGB FGGG P(white) + 2 H 2 O H 3 PO 3 (aq) + 2 H e GGGB FGGG H 3 PO 2 (aq) + H 2 O H 3 PO 3 (aq) + 3 H e GGGB FGGG P(red) + 3 H 2 O Fe e GGGB FGGG Fe(s) CO 2 (g) + 2 H e GGGB FGGG HOOCCOOH(aq) 0.43 Cr 3+ + e GGGB FGGG Cr Cd e GGGB FGGG Cd(s) 0.40 GeO 2 (s) + 2 H e GGGB FGGG GeO(s) + H 2 O 0.37 Cu 2 O(s) + H 2 O + 2 e GGGB FGGG 2 Cu(s) + 2 OH PbSO 4 (s) + 2 e GGGB FGGG Pb(s) + SO PbSO 4 (s) + 2 e GGGB FGGG Pb(Hg) + SO Eu 3+ + e GGGB FGGG Eu In e GGGB FGGG In(s) 0.34 Tl + + e GGGB FGGG Tl(s) 0.34 Ge(s) + 4 H e GGGB FGGG GeH 4 (g) 0.29 Co e GGGB FGGG Co(s) 0.28 H 3 PO 4 (aq) + 2 H e GGGB FGGG H 3 PO 3 (aq) + H 2 O V 3+ + e GGGB FGGG V Ni e GGGB FGGG Ni(s) 0.25 As(s) + 3 H e GGGB FGGG AsH 3 (g)
10 5.2. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου AgI(s) + e GGGB FGGG Ag(s) + I MoO 2 (s) + 4 H e GGGB FGGG Mo(s) + 2 H 2 O 0.15 Si(s) + 4 H e GGGB FGGG SiH 4 (g) 0.14 Sn e GGGB FGGG Sn(s) 0.13 O 2 (g) + H + + e GGGB FGGG HO 2 (aq) 0.13 Pb e GGGB FGGG Pb(s) 0.13 WO 2 (s) + 4 H e GGGB FGGG W(s) + 2 H 2 O 0.12 P(red) + 3 H e GGGB FGGG PH 3 (g) CO 2 (g) + 2 H e GGGB FGGG HCOOH(aq) 0.11 Se(s) + 2 H e GGGB FGGG H 2 Se(g) 0.11 CO 2 (g) + 2 H e GGGB FGGG CO(g) + H 2 O 0.11 SnO(s) + 2 H e GGGB FGGG Sn(s) + H 2 O 0.10 SnO 2 (s) + 2 H e GGGB FGGG SnO(s) + H 2 O 0.09 WO 3 (aq) + 6 H e GGGB FGGG W(s) + 3 H 2 O 0.09 P(white) + 3 H e GGGB FGGG PH 3 (g) Fe e GGGB FGGG Fe(s) 0.04 HCOOH(aq) + 2 H e GGGB FGGG HCHO(aq) + H 2 O H e GGGB FGGG H 2 (g) AgBr(s) + e GGGB FGGG Ag(s) + Br S 4 O e GGGB FGGG 2 S 2 O Fe 3 O 4 (s) + 8 H e GGGB FGGG 3 Fe(s) + 4 H 2 O N 2 (g) + 2 H 2 O + 6 H e GGGB FGGG 2 NH 4 OH(aq) HgO(s) + H 2 O + 2 e GGGB FGGG Hg(l) + 2 OH Cu(NH 3 ) e GGGB FGGG Cu(NH 3 ) NH Ru(NH 3 ) e GGGB FGGG Ru(NH 3 ) N 2 H 4 (aq) + 4 H 2 O + 2 e GGGB FGGG 2 NH OH H 2 MoO 4 (aq) + 6 H e GGGB FGGG Mo(s) + 4 H 2 O
11 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Ge e GGGB FGGG Ge(s) C(s) + 4 H e GGGB FGGG CH 4 (g) HCHO(aq) + 2 H e GGGB FGGG CH 3 OH(aq) S(s) + 2 H e GGGB FGGG H 2 S(g) Sn e GGGB FGGG Sn Cu 2+ + e GGGB FGGG Cu HSO H e GGGB FGGG SO 2 (aq) + 2 H 2 O UO e GGGB FGGG UO SO H e GGGB FGGG SO 2 (aq) + 2 H 2 O TiO H + + e GGGB FGGG Ti 3+ + H 2 O SbO H e GGGB FGGG Sb(s) + H 2 O AgCl(s) + e GGGB FGGG Ag(s) + Cl H 3 AsO 3 (aq) + 3 H e GGGB FGGG As(s) + 3 H 2 O GeO(s) + 2 H e GGGB FGGG Ge(s) + H 2 O UO H + + e GGGB FGGG U H 2 O Re e GGGB FGGG Re(s) Bi e GGGB FGGG Bi(s) VO H + + e GGGB FGGG V 3+ + H 2 O Cu e GGGB FGGG Cu(s) [Fe(CN) 6 ] 3 + e GGGB FGGG [Fe(CN) 6 ] O 2 (g) + 2 H 2 O + 4 e GGGB FGGG 4 OH (aq) H 2 MoO H e GGGB FGGG Mo H 2 O CH 3 OH(aq) + 2 H e GGGB FGGG CH 4 (g) + H 2 O SO 2 (aq) + 4 H e GGGB FGGG S(s) + 2 H 2 O Cu + + e GGGB FGGG Cu(s) CO(g) + 2 H e GGGB FGGG C(s) + H 2 O I e GGGB FGGG 3 I
12 5.2. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου I 2 (s) + 2 e GGGB FGGG 2 I [AuI 4 ] + 3 e GGGB FGGG Au(s) + 4 I H 3 AsO 4 (aq) + 2 H e GGGB FGGG H 3 AsO 3 (aq) + H 2 O [AuI 2 ] + e GGGB FGGG Au(s) + 2 I MnO H 2 O + 3 e GGGB FGGG MnO 2 (s) + 4 OH S 2 O H e GGGB FGGG 2 S(s) + 3 H 2 O Fc + + e GGGB FGGG Fc(s) H 2 MoO 4 (aq) + 2 H e GGGB FGGG MoO 2 (s) + 2 H 2 O p-c 6 H 4 O H e GGGB FGGG C 6 H 4 (OH) O 2 (g) + 2 H e GGGB FGGG H 2 O 2 (aq) Tl e GGGB FGGG Tl(s) PtCl e GGGB FGGG PtCl Cl H 2 SeO 3 (aq) + 4 H e GGGB FGGG Se(s) + 3 H 2 O PtCl e GGGB FGGG Pt(s) + 4 Cl Fe 3+ + e GGGB FGGG Fe Ag + + e GGGB FGGG Ag(s) Hg e GGGB FGGG 2 Hg(l) NO 3 (aq) + 2 H + + e GGGB FGGG NO 2 (g) + H 2 O FeO H 2 O + 6 e GGGB FGGG Fe 2 O 3 (s) + 10 OH [AuBr 4 ] + 3 e GGGB FGGG Au(s) + 4 Br Hg e GGGB FGGG Hg(l) MnO 4 + H + + e GGGB FGGG HMnO Hg e GGGB FGGG Hg Pd e GGGB FGGG Pd(s) [AuCl 4 ] + 3 e GGGB FGGG Au(s) + 4 Cl MnO 2 (s) + 4 H + + e GGGB FGGG Mn H 2 O [AuBr 2 ] + e GGGB FGGG Au(s) + 2 Br
13 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία [HXeO 6 ] H 2 O + 2 e + GGGB FGGG[HXeO 4 ] + 4 OH H 6 TeO 6 (aq) + 2 H e GGGB FGGG TeO 2 (s) + 4 H 2 O Br 2 (l) + 2 e GGGB FGGG 2 Br Br 2 (aq) + 2 e GGGB FGGG 2 Br IO H e GGGB FGGG HIO(aq) + 2 H 2 O [AuCl 2 ] + e GGGB FGGG Au(s) + 2 Cl HSeO H e GGGB FGGG H 2 SeO 3 (aq) + H 2 O Ag 2 O(s) + 2 H e GGGB FGGG 2 Ag(s) + H 2 O ClO H + + e GGGB FGGG ClO 2 (g) + H 2 O [HXeO 6 ] H 2 O + 8 e GGGB FGGG Xe(g) + 11 OH Pt e GGGB FGGG Pt(s) ClO 2 (g) + H + + e GGGB FGGG HClO 2 (aq) IO H e GGGB FGGG I 2 (s) + 6 H 2 O ClO H e GGGB FGGG ClO 3 + H 2 O O 2 (g) + 4 H e GGGB FGGG 2 H 2 O MnO 2 (s) + 4 H e GGGB FGGG Mn H 2 O [HXeO 4 ] + 3 H 2 O + 6 e GGGB FGGG Xe(g) + 7 OH Tl e GGGB FGGG Tl Cr 2 O H e GGGB FGGG 2 Cr H 2 O Cl 2 (g) + 2 e GGGB FGGG 2 Cl CoO 2 (s) + 4 H + + e GGGB FGGG Co H 2 O NH 3 O H + + H e GGGB FGGG N 2 H H 2 O HIO(aq) + 2 H e GGGB FGGG I 2 (s) + 2 H 2 O Ce 4+ + e GGGB FGGG Ce BrO H e GGGB FGGG HBrO(aq) + 2 H 2 O β-pbo 2 (s) + 4 H e GGGB FGGG Pb H 2 O α-pbo 2 (s) + 4 H e GGGB FGGG Pb H 2 O
14 5.2. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου 2 BrO H e GGGB FGGG Br 2 (l) + 6 H 2 O ClO H e GGGB FGGG Cl 2 (g) + 6 H 2 O MnO H e GGGB FGGG Mn H 2 O HO 2 + H + + e GGGB FGGG H 2 O 2 (aq) Au e GGGB FGGG Au(s) NiO 2 (s) + 4 H e GGGB FGGG Ni OH HClO(aq) + 2 H e GGGB FGGG Cl 2 (g) + 2 H 2 O Ag 2 O 3 (s) + 6 H e GGGB FGGG 2 Ag H 2 O HClO 2 (aq) + 2 H e GGGB FGGG HClO(aq) + H 2 O Pb e GGGB FGGG Pb MnO H e GGGB FGGG MnO 2 (s) + 2 H 2 O AgO(s) + 2 H + + e GGGB FGGG Ag + + H 2 O H 2 O 2 (aq) + 2 H e GGGB FGGG 2 H 2 O Co 3+ + e GGGB FGGG Co Au + + e GGGB FGGG Au(s) BrO H e GGGB FGGG BrO 3 + H 2 O Ag 2+ + e GGGB FGGG Ag S 2 O e GGGB FGGG 2 SO O 3 (g) + 2 H e GGGB FGGG O 2 (g) + H 2 O HMnO H e GGGB FGGG MnO 2 (s) + 2 H 2 O XeO 3 (aq) + 6 H e GGGB FGGG Xe(g) + 3 H 2 O H 4 XeO 6 (aq) + 8 H e GGGB FGGG Xe(g) + 6 H 2 O FeO e + 8 H + GGGB FGGG Fe H 2 O XeF 2 (aq) + 2 H e GGGB FGGG Xe(g) + 2HF(aq) H 4 XeO 6 (aq) + 2 H e GGGB FGGG XeO 3 (aq) + H 2 O F 2 (g) + 2 e GGGB FGGG 2 F F 2 (g) + 2 H e GGGB FGGG 2 HF(aq)
15 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Ας συμβολίσουμε το σύστημα ως εξής για την περίπτωση ενός ηλεκτροδίου χαλκού εμβαπτισμένου σε ένα διάλυμα θειικού χαλκού, Pt, H 2 (1atm) H + (1M) Cu 2+ (c Cu 2+) Cu (5.30) Ουσιαστικά, η γραφή αυτή συμβολίζει τις παρακάτω δράσεις (διαβάζοντας τον συμβολισμό από αριστερά προς τα δεξιά), H 2 2H + + 2e (5.31) Cu e Cu (5.32) Η μέτρηση της διαφοράς δυναμικού μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων θα επιτρέψει τον προσδιορισμό του δυναμικού του ημιστοιχείου που αποτελείται από χαλκό βυθισμένο σε ένα διάλυμα θειικού χαλκού, συνδέοντας τον θετικό πόλο του ποτενσιομέτρου στο ηλεκτρόδιο του χαλκού και τον αρνητικό στο ηλεκτρόδιο υδρογόνου (στο λευκόχρυσο). Η ένδειξη του ποτενσιομέτρου θα ισούται με το δυναμικό του ηλεκτροδίου του χαλκού γιατί, E eq = E Cu 2+ /Cu E H + /H 2 = E Cu 2+ /Cu (5.33) Στην περίπτωση που η ενεργότητα των ιόντων χαλκού είναι μονάδα τότε το δυναμικό που προκύπτει είναι ίσο με V, και ταυτίζεται με το πρότυπο δυναμικό E 0 Cu 2+ /Cu, δηλαδή το ηλεκτρόδιο χαλκού είναι θετικό (δρα ως κάθοδος και ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από δεξιά προς αριστερά). Εφόσον, σύμφωνα με τη σύμβαση, το δυναμικό του ηλεκτροδίου αφορά την αναγωγή, η εξάρτηση του δυναμικού από τη συγκέντρωση θα είναι, E eq = E 0 + RT nf ln [Ox] [Red] (5.34) ή ειδικότερα για την περίπτωση που μελετάται, E Cu 2+ /Cu = E 0 Cu 2+ /Cu + RT nf ln [Cu2+ ] [Cu] = E 0 Cu 2+ /Cu + RT nf ln [Cu2+ ] (5.35) δεδομένου ότι η ενεργότητα του στερεού χαλκού είναι μονάδα Ιδιότητες του ηλεκτροδίου αναφοράς Εστω ένα ηλεκτροχημικό σύστημα που αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια εμβαπτισμένα σε ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα. Σε κάθε ηλεκτρόδιο σε επαφή με το διάλυμα αντιστοιχεί μία διεπιφάνεια στην οποία εμφανίζεται μία διαφορά δυναμικού. Αν συνδεθεί ο θετικός πόλος του ποτενσιόμετρου στο ηλεκτρόδιο (1) και 105
16 5.2. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου ο αρνητικός στο ηλεκτρόδιο (2), τότε η μετρούμενη διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων θα είναι, E eq = E 1 E 2 (5.36) όπου ο πρώτος όρος στο δεξί σκέλος παριστάνει το δυναμικό του ηλεκτροδίου (1) και ο δεύτερος το δυναμικό του ηλεκτροδίου (2). Προκειμένου να ταυτίζεται η μετρούμενη ποσότητα E eq με το δυναμικό E 1 θα πρέπει το δυναμικό του E 2 να θεωρηθεί ίσο με το μηδέν. Εστω τώρα ότι μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων εφαρμόζεται μία διαφορά δυναμικού που μεταβάλλει την E eq κατά δe. Η εφαρμοζόμενη διαφορά δυναμικού θα κατανεμηθεί μεταξύ των πτώσεων τάσεων στις δύο διεπιφάνειες, οπότε, E eq + δe = E 1 + δe 1 E 2 + δe 2 (5.37) Από τις παραπάνω σχέσεις διαπιστώνουμε τα εξής: Η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο ηλεκτροδίων μπορεί να μετρηθεί. Το δυναμικό του ενός ηλεκτροδίου, E 1, μπορεί να προσδιορισθεί μόνο αν είναι γνωστό το δυναμικό του άλλου ηλεκτροδίου, E 2. Υπό την εφαρμογή ενός δυναμικού δe, για να μετρηθεί το δυναμικό του ενός ηλεκτροδίου, E 1 + δe 1, θα πρέπει να είναι γνωστό το δυναμικό του άλλου ηλεκτροδίου, E 2, και η μεταβολή του δυναμικού του να είναι μηδέν, δe 2 = 0. Θα πρέπει, δηλαδή, το ηλεκτρόδιο με το γνωστό δυναμικό να είναι ιδανικά μη-πολούμενο. Συνεπώς, για να θεωρηθεί το ηλεκτρόδιο (2) ως ηλεκτρόδιο αναφοράς θα πρέπει όχι μόνο να συμφωνηθεί ότι το πρότυπο δυναμικό του έχει μία ορισμένη τιμή (π.χ. μηδέν για το πρότυπο ηλεκτρόδιο του υδρογόνου), αλλά το ηλεκτρόδιο αυτό να είναι και ιδανικά μη-πολούμενο Ο κανόνας του Luther Το δυναμικό οξειδοαναγωγικών ημιαντιδράσεων μπορεί αν συσχετισθεί και στη συνέχεια να υπολογιστεί μέσω άλλων ημιαντιδράσεων των οποίων το δυναμικό είναι γνωστό. Για παράδειγμα, ας υποτεθεί ότι το μέταλλο Μ μπορεί να υπάρχει στο διάλυμα σε δύο μορφές, αυτήν με τον υψηλότερο αριθμό οξείδωσης, Μ z 1, και αυτή με τον χαμηλότερο αριθμό οξείδωσης, Μ z 2. Ας θεωρηθεί ότι τα ιόντα Μ z 2 προκύπτουν από την οξείδωση του Μ σε δύο στάδια, M GGGB FGGG M z 1 + z 1 e (5.38) M z 1 GGGB FGGG M z 2 + (z 2 z 1 )e (5.39) 106
17 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία με πρότυπο δυναμικό EM 0 z 1 /M και E0 M z 2 /M z 1, αντίστοιχα. Η οξείδωση του Μ σε Μ z 2 προκύπτει ως άθροισμα των παραπάνω αντιδράσεων, M GGGB FGGG M z 2 + z 2 e (5.40) με πρότυπο δυναμικό EM 0 z 2 /M. Σε αναλογία με το νόμο του Hess, το πρότυπο δυναμικό της συνολικής αντίδρασης θα είναι, z 2 E 0 M z 2 /M = z 1 E 0 M z 1 /M + (z 2 z 1 )E 0 M z 2 /M z 1 (5.41) Η Εξ. (5.41) αποτελεί έκφραση του κανόνα του Luther και επιτρέπει τον προσδιορισμό του πρότυπου δυναμικού της μίας δράσης αν είναι γνωστά τα πρότυπα δυναμικά των άλλων δύο. Ο νόμος του Luther επιτρέπει τον υπολογισμό πρότυπων δυναμικών σε περιπτώσεις όπου ο άμεσος προσδιορισμός είναι δύσκολος ή αδύνατος. Για παράδειγμα, το δυναμικό του ηλεκτροδίου Fe 3+ Fe δεν μπορεί να προσδιοριστεί λόγω της αστάθειας των ιόντων τρισθενούς σιδήρου σε αυτό το σύστημα. Εφόσον όμως είναι γνωστά τα δυναμικά των δράσεων E 0 Fe 2+ /Fe και E 0 Fe 3+ /Fe 2+, τότε το δυναμικό της δράσης Fe 3+ Fe θα είναι, E 0 Fe 3+ /Fe = 2 3 E0 Fe 2+ /Fe E0 Fe 3+ /Fe 2+ δηλαδή, = V, δεδομένου ότι z 2 = 3, z 1 = 2 και z 2 z 1 = Το δυναμικό ηλεκτροχημικών κελιών Προσδιορισμός του δυναμικού γαλβανικών κελιών Εχοντας υπόψη τα παραπάνω, ας θεωρήσουμε ότι σε ένα ηλεκτροχημικό κελί λαμβάνει χώρα μία οξειδοαναγωγική αντίδραση (που βρίσκεται σε ισορροπία), στο ηλεκτρόδιο (1), ν A1 A 1 + ν A2 A ze GGGB FGGG ν B1 B 1 + ν B2 B (5.42) ενώ στο ηλεκτρόδιο (2), που βρίσκεται σε ισορροπία, συμβαίνει η παρακάτω αντίδραση, ν D1 D 1 + ν D2 D ze GGGB FGGG ν C1 C 1 + ν C2 C (5.43) Προφανώς, η συνολική αντίδραση που βρίσκεται σε ισορροπία στο ηλεκτροχημικό σύστημα θα είναι, ν A1 A 1 + ν C1 C GGGB FGGG ν B1 B 1 + ν D1 D (5.44) 107
18 5.3. Το δυναμικό ηλεκτροχημικών κελιών κατά την διάρκεια της οποίας λαμβάνει χώρα ανταλλαγή z γραμμομορίων ηλεκτρονίων, δηλαδή ανταλλαγή φορτίου ίσου με ze 0 N A = zf, όπου e 0 το στοιχειώδες φορτίο, N A ο αριθμός του Avogadro και F η σταθερά του Faraday. Στο Κεφάλαιο 1 δείξαμε ότι, υπό συνθήκες σταθερής πίεσης και θερμοκρασίας, η μεταβολή της ενέργειας Gibbs θα είναι ίση με το ηλεκτρικό έργο, δηλαδή, G = zf E eq (5.45) όπου E eq η διαφορά δυναμικού μεταξύ του ηλεκτροδίου (1) και (2), η οποία μπορεί να μετρηθεί εύκολα με τη χρήση ενός ποτενσιομέτρου. Αν η μέτρηση γίνει συνδέοντας το θετικό πόλο του ποτενσιομέτρου με το ηλεκτρόδιο (1) και τον αρνητικό πόλο του ποτενσιομέτρου με το ηλεκτρόδιο (2), τότε το ηλεκτροχημικό κελί μπορεί να συμβολιστεί ως εξής, M 2 C 1, C 2,..., D 1, D 2,... A 1, A 2,..., B 1, B 2,... M 1 (5.46) και το δυναμικό του κελιού θα είναι, ή, χρησιμοποιώντας την εξίσωση Nernst, E eq = E 1 E 2 = E δεξιό E αριστερό (5.47) όπου, E eq = E1 0 + RT nf ln a ν A1 A A 1 a ν A 2 a ν B 1 B 1 a ν B 2 B 2 ( E RT nf ln a ν D1 D 1 a ν D 2 a ν C 1 C 1 a ν C 2 D 2...) C 2... (5.48) E1 0 = ν A 1 µ 0 A 1 + ν A2 µ 0 A ν B1 µ 0 B 1 ν B2 µ 0 B 2... nf E2 0 = ν D 1 µ 0 D 1 + ν D2 µ 0 D ν C1 µ 0 C 1 ν C2 µ 0 C 2... nf Συνεπώς, το δυναμικό του ηλεκτροχημικού κελιού στην ισορροπία θα είναι, (5.49) (5.50) E eq = Ecell 0 + RT nf ln a ν A1 A 1... a ν C 1 C 1... a ν B 1 B 1... a ν D 1 D 1... (5.51) όπου E 0 cell = E0 1 E 0 2, δηλαδή, E 0 cell = ν A 1 µ 0 A ν C1 µ 0 C ν B1 µ 0 B 1 ν D1 µ 0 D 1... nf το πρότυπο δυναμικό ισορροπίας της αντίδρασης. Λαμβάνοντας υπόψη την Εξ. (5.45) παρατηρούμε τα εξής: (5.52) 108
19 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Εφόσον το δυναμικό του κελιού είναι θετικό, E eq > 0, η μεταβολή της ενέργειας Gibbs της αντίδρασης Εξ. (5.44) θα είναι αρνητική, G < 0. Εφόσον η ενέργεια Gibbs της αντίδρασης Εξ. (5.44) είναι αρνητική, G < 0, τότε το ηλεκτρόδιο (1) θα δρα αυθορμήτως ως κάθοδος (είναι το θετικό ηλεκτρόδιο) και το ηλεκτρόδιο (2) θα δρα αυθορμήτως ως άνοδος (είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο). Εφόσον το ηλεκτρόδιο (1) είναι η κάθοδος, τότε σε αυτό λαμβάνουν χώρα αναγωγές, δηλαδή η αντίδραση που θα συμβαίνει αυθόρμητα θα είναι η Εξ. (5.42) με φορά από αριστερά προς τα δεξιά. Εφόσον το ηλεκτρόδιο (2) είναι η άνοδος, τότε σε αυτό λαμβάνουν χώρα οξειδώσεις, δηλαδή η αντίδραση που θα συμβαίνει αυθόρμητα θα είναι η Εξ. (5.43) με φορά από δεξιά προς τα αριστερά. Η συνολική αντίδραση, Εξ. (5.44), είναι αυθόρμητη από τα αριστερά προς τα δεξιά, δηλαδή τα χημικά είδη Α k ανάγονται προς Β k, ενώ τα χημικά είδη C k οξειδώνονται προς D k. Η G που προσδιορίζεται από τη μέτρηση του δυναμικού του κελιού είναι η μεταβολή της ενέργειας Gibbs της αντίδρασης Εξ. (5.44) που θα λάμβανε χώρα και εκτός κελιού (π.χ. κατά την ανάμειξη των Α k και C k σε ένα ομογενές διάλυμα). Το ηλεκτροχημικό κελί μέσα στο οποίο πραγματοποιείται η αντίδραση της Εξ. (5.44) μετατρέπει αυθόρμητα την χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια (αποτελεί πηγή ηλεκτρικού ρεύματος) κατά την αναγωγή των Α k και την οξείδωση των C k. Τα αντίστροφα συμπεράσματα προκύπτουν αν E eq < 0. Αναλυτικότερα, Εφόσον το δυναμικό του κελιού είναι αρνητικό, E eq < 0, η μεταβολή της ενέργειας Gibbs της αντίδρασης Εξ. (5.44) θα είναι θετική, G > 0. Εφόσον η ενέργεια Gibbs της αντίδρασης Εξ. (5.44) είναι θετική, G > 0, τότε το ηλεκτρόδιο (2) θα δρα αυθορμήτως ως κάθοδος (είναι το θετικό ηλεκτρόδιο) και το ηλεκτρόδιο (1) θα δρα αυθορμήτως ως άνοδος (είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο). Εφόσον το ηλεκτρόδιο (2) είναι η κάθοδος, τότε σε αυτό λαμβάνουν χώρα αναγωγές, δηλαδή η αντίδραση που θα συμβαίνει αυθόρμητα θα είναι η Εξ. (5.42) με φορά από δεξιά προς τα αριστερά. 109
20 5.3. Το δυναμικό ηλεκτροχημικών κελιών Εφόσον το ηλεκτρόδιο (1) είναι η άνοδος, τότε σε αυτό λαμβάνουν χώρα οξειδώσεις, δηλαδή η αντίδραση που θα συμβαίνει αυθόρμητα θα είναι η Εξ. (5.43) με φορά από αριστερά προς τα δεξιά. Η συνολική αντίδραση, Εξ. (5.44), είναι αυθόρμητη από τα δεξιά προς τα αριστερά, δηλαδή τα χημικά είδη Β k οξειδώνονται προς Α k, ενώ τα χημικά είδη D k ανάγονται προς C k. Η G που προσδιορίζεται από τη μέτρηση του δυναμικού του κελιού είναι η μεταβολή της ενέργειας Gibbs της αντίθετης αντίδρασης Εξ. (5.44) (από τα δεξιά προς τα αριστερά) που θα λάμβανε χώρα και εκτός κελιού (π.χ. κατά την ανάμειξη των Β k και D k σε ένα ομογενές διάλυμα). Το ηλεκτροχημικό κελί μετατρέπει αυθόρμητα την χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια (αποτελεί πηγή ηλεκτρικού ρεύματος) κατά την αναγωγή των D k και την οξείδωση των Β k. Ως παράδειγμα, έστω το ηλεκτροχημικό σύστημα που αποτελείται από ένα ηλεκτρόδιο χαλκού εμβαπτισμένο σε διάλυμα θειικού χαλκού και ένα ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου εμβαπτισμένο σε διάλυμα θειικού ψευδαργύρου, συνδεδεμένα με έναν ηλεκτρολυτικό σύνδεσμο, και γράφεται, Zn ZnSO 4 (c 1 ) CuSO 4 (c 2 ) Cu (5.53) όπου c 1 και c 2 οι συγκεντρώσεις των αντίστοιχων διαλυμάτων. Το παραπάνω σύστημα μπορεί να γραφεί και με τη μορφή, Zn Zn 2+ (c 1 ) Cu 2+ (c 2 ) Cu (5.54) δεδομένου ότι τα θειικά ιόντα δεν συμμετέχουν σε κάποια ηλεκτροδιακή α- ντίδραση. Οπως διαβάζεται το παραπάνω σύστημα (από τα αριστερά προς τα δεξιά), αναπαριστά τις παρακάτω αντιδράσεις στο κάθε ένα από τα ηλεκτρόδια, Zn Zn e (-) άνοδος, οξείδωση (5.55) Cu e Cu (+) κάθοδος, αναγωγή (5.56) Εστω ότι μετράμε το δυναμικό του ηλεκτροχημικού αυτού συστήματος συνδέοντας το θετικό πόλο του ποτενσιομέτρου στο ηλεκτρόδιο χαλκού. Η τιμή της διαφοράς δυναμικού στα άκρα των δύο ηλεκτροδίων (εφόσον οι συγκεντρώσεις των ιόντων είναι ίσες με τη μονάδα) θα είναι E eq = V, με θετικό πόλο το ηλεκτρόδιο του Cu και αρνητικό το ηλεκτρόδιο του Zn. Δηλαδή το ηλεκτρόδιο Cu δρα ως κάθοδος και το ηλεκτρόδιο Zn ως άνοδος. Με άλλα λόγια, 110
21 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Πίνακας 5.2: Εκφράσεις της εξίσωσης Nernst για ημιαντίδραση και αντίδραση Αντίδραση ή ημιαντίδραση ν A1 A 1 + ν A2 A ne ν B1 B 1 + ν B2 B ν A1 A 1 + ν A2 A ν B1 B 1 + ν B2 B Εξίσωση Nernst E = E 0 + RT E = E 0 cell + RT ln a ν A1 A a ν A 2 1 A... 2 nf a ν B 1 B a ν B 2 1 B... 2 ln a ν A1 A a ν A 2 1 A... 2 nf a ν B 1 B a ν B 2 1 B... 2 ηλεκτρόνια ρέουν από τον Zn (άνοδος) προς τον Cu (κάθοδος) ή αλλιώς ηλεκτρικό ρεύμα (συμβατική φορά) ρέει από τον Cu προς τον Zn. Στην περίπτωση, λοιπόν, αυτή και με τις συμβάσεις που έχουμε εισάγει, η ενέργεια Gibbs του συστήματος θα είναι, G = nf E eq = 2F (1.0998) < 0 (5.57) συνεπώς οι αντιδράσεις Εξ. (5.55) και Εξ. (5.56) θα συμβούν αυθόρμητα. Το δυναμικό που μετρήθηκε για το παραπάνω σύστημα είναι στην ουσία το άθροισμα των δυναμικών των δύο ημιστοιχείων, θεωρώντας ότι στο αριστερό γίνεται η οξείδωση και στο δεξί η αναγωγή, ή αλλιώς η διαφορά του δυναμικού του δεξιού ημιστοιχείου μείον το δυναμικό του αριστερού ημιστοιχείου, θεωρώντας ότι και στα δύο ηλεκτρόδια γίνονται αναγωγές, δηλαδή, E eq = E eq,1 E eq,2 = V (5.58) Προφανώς, η εξάρτηση του δυναμικού του ημιστοιχείου του ψευδαργύρου από τη συγκέντρωση θα δίνεται από την εξίσωση Nernst, E Zn 2+ /Zn = E 0 Zn 2+ /Zn + RT nf ln [Zn2+ ] (5.59) αφού η ενεργότητα του στερεού ψευδαργύρου είναι ίση με τη μονάδα. Συνοπικά, εκφράσεις της εξίσωσης Nernst για ημιαντιδράσεις και αντιδράσεις, παρουσιάζονται στον Πιν Δυναμικό γαλβανικού κελιού, G, K και H Συνδυάζοντας τις Εξ. (5.45), (5.51) και (5.52), προκύπτει η γνωστή σχέση για την ενέργεια Gibbs, G = G 0 RT ln aν A1 A 1... a ν C 1 C 1... a ν B 1 B 1... a ν D 1 D 1... (5.60) 111
22 5.3. Το δυναμικό ηλεκτροχημικών κελιών (β) (α) E eq / V (δ) (γ) 1.25 (ε) T / o C Σχήμα 5.1: Επίδραση της θερμοκρασίας T στο δυναμικό του ηλεκτροχημικού κελιού, E eq, για θερμοκρασιακό συντελεστή (α) αρνητικό, (β) μηδέν, (γ) - (ε) θετικό. όπου, G 0 = ν A1 µ 0 A 1... ν C1 µ 0 C ν B1 µ 0 B 1 + ν D1 µ 0 D 1... (5.61) η πρότυπη (κανονική) ενέργεια Gibbs της αντίδρασης και a k οι ενεργότητες των συστατικών k στην ισορροπία. Λαμβάνοντας υπόψη ότι, προκύπτει ότι, G 0 = RT ln K (5.62) E 0 cell = RT nf ln K (5.63) όπου K η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης Εξ. (5.44) υπό δεδομένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Συνεπώς, η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης μπορεί να προκύψει από τον προσδιορισμό του πρότυπου δυναμικού του κελιού όπου λαμβάνει χώρα η αντίδραση. Πέραν της ενέργειας Gibbs και της σταθεράς ισορροπίας της αντίδρασης, η μέτρηση του δυναμικού του κελιού επιτρέπει και τον προσδιορισμό της μεταβολής της ενθαλπίας H της αντίδρασης [4]. Από την εξίσωση Gibbs - Helmholtz, G = H T G (5.64) T p,σύσταση 112
23 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία και την Εξ. (5.45) προκύπτει, nf E eq = H + nf T E eq T (5.65) p,σύσταση Συνεπώς, αν η εξάρτηση του δυναμικού του κελιού από τη θερμοκρασία είναι γνωστή τότε μπορεί να προσδιορισθεί η μεταβολή της ενθαλπίας H της αντίδρασης. Επίσης, από την Εξ. (5.65) προκύπτουν τα εξής συμπεράσματα, όταν E eq > 0: Αν ο θερμοκρασιακός συντελεστής είναι αρνητικός Eeq T < 0, p,σύσταση τότε το ηλεκτρικό έργο είναι μικρότερο από το θερμικό αποτέλεσμα H της αντίδρασης. Η περίσσεια ενέργειας αποδίδεται στο περιβάλλον ως θερμότητα (το ηλεκτροχημικό κελί θερμαίνεται), Σχ. 5.1, καμπύλη (α). Αν ο θερμοκρασιακός συντελεστής είναι μηδέν Eeq T = 0, τότε το p,σύσταση ηλεκτρικό έργο είναι ίσο με το θερμικό αποτέλεσμα H της αντίδρασης. Το ηλεκτροχημικό κελί δεν ανταλλάσσει θερμότητα με το περιβάλλον, Σχ. 5.1, καμπύλη (β). Αν ο θερμοκρασιακός συντελεστής είναι θετικός Eeq T > 0, τότε p,σύσταση το ηλεκτρικό έργο είναι μεγαλύτερο από το θερμικό αποτέλεσμα H της αντίδρασης. Συνεπώς, το σύστημα μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια όχι μόνο το θερμικό αποτέλεσμα της αντίδρασης αλλά μία επιπλέον ποσότητα θερμότητας nf T ( E eq / T ) = T S από το περιβάλλον. Δηλαδή απορροφάται θερμότητα από το περιβάλλον και το ηλεκτροχημικό κελί ψύχεται. Η περίπτωση αυτή χρήζει περαιτέρω διερεύνησης: Αν η εξάρτηση του δυναμικού του κελιού από τη θερμοκρασία είναι γραμμική, δηλαδή ( E eq / T ) = const. ή ( E eq / T ) = E eq /T. Συνεπώς, από την εξίσωση Gibbs - Helmholtz προκύπτει, nf E eq = H + nf E eq H = 0 Δηλαδή το θερμικό αποτέλεσμα της αντίδρασης είναι μηδέν και το σύστημα μετατρέπει αποκλειστικά την θερμότητα που απορροφά από το περιβάλλον σε ηλεκτρική ενέργεια, Σχ. 5.1, καμπύλη (γ). Αν ο (θετικός) θερμοκρασιακός συντελεστής μειώνεται με τη θερμοκρασία, δηλαδή ( E eq / T ) < E eq /T, τότε, nf E eq > nf T E eq T 113 p,σύσταση
24 5.4. Είδη ηλεκτροδίων Για να ικανοποιείται η εξίσωση Gibbs - Helmholtz θα ισχύει H > 0. Το σύστημα παράγει ηλεκτρικό έργο μετατρέποντας το θερμικό αποτέλεσμα της αντίδρασης και απορροφόντας θερμότητα από το περιβάλλον, Σχ. 5.1, καμπύλη (δ) Αν ο (θετικός) θερμοκρασιακός συντελεστής αυξάνεται με τη θερμοκρασία, δηλαδή ( E eq / T ) > E eq /T, τότε, nf E eq < nf T E eq T p,σύσταση Για να ικανοποιείται η εξίσωση Gibbs - Helmholtz θα ισχύει H < 0. Το σύστημα απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον μέρος της οποίας μετατρέπεται σε ηλεκτρικό έργο και το υπόλοιπο αυξάνει την ενθαλπία του συστήματος, Σχ. 5.1, καμπύλη (ε). Στην περίπτωση αυτή θα πρέπει, φυσικά, ο δεύτερος όρος του δεξιού σκέλους της Εξ. (5.65) να είναι μεγαλύτερος από την απόλυτη τιμή του πρώτου όρου του δεξιού σκέλους (μικρές τιμές του H, μεγάλες τιμές του T ) ώστε E eq > Είδη ηλεκτροδίων Ηλεκτρόδια 1ου είδους Τα ηλεκτρόδια πρώτου είδους είναι μέταλλα Μ ή μεταλλοειδή Me σε ισορροπία με διάλυμα των ιδίων ιόντων. Το ημιστοιχείο, δηλαδή, παρίσταται ως εξής, M z+ M (5.66) Me z Me (5.67) Οι αναγωγικές αντιδράσεις που αντιστοιχούν τα ηλεκτρόδια πρώτου είδους είναι, M z+ + ne M (5.68) Me + ne M z (5.69) Συνεπώς, η εξάρτηση του δυναμικού των ηλεκτροδίων πρώτου είδους από τις συγκεντρώσεις είναι, E M z+ /M = E 0 M z+ /M + RT nf ln[mz+ ] (5.70) E Me z /Me = E 0 Me z /Me + RT nf ln 1 [Me z+ ] (5.71) όπου, κατά τα γνωστά, οι συγκεντρώσεις των στερεών έχουν θεωρηθεί ίσες με τη μονάδα. 114
25 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Ενα σύρμα χαλκού εμβαπτισμένο σε διάλυμα θειικού χαλκού αποτελεί ηλεκτρόδιο πρώτου είδους και το δυναμικό του εξαρτάται μόνο από τη συγκέντρωση των ιόντων χαλκού στο διάλυμα. Ανάλογα, για τα μεταλλοειδή, ένα ηλεκτρόδιο σεληνίου (μεταλλοειδές) εμβαπτισμένο σε διάλυμα άλατος του σεληνίου αποτελεί κι αυτό ηλεκτρόδιο πρώτου είδους Ηλεκτρόδια 2ου είδους Τα ηλεκτρόδια δευτέρου είδους αποτελούνται από μέταλλο καλυμμένο με δυσδιάλυτη ένωση του μετάλλου (άλας, οξείδιο ή υδροξείδιο του μετάλλου), εμβαπτισμένο σε διάλυμα που περιέχει κοινό ανιόν με την αδιάλυτη ένωση. Ενα ηλεκτρόδιο δευτέρου είδους παρίσταται ως εξής, A z MA, M (5.72) Η αναγωγή που αντιστοιχεί σε ένα ηλεκτρόδιο δευτέρου είδους είναι, MA + ne M + A z (5.73) Η εξάρτηση του δυναμικού ηλεκτροδίου δευτέρου είδους από τη συγκέντρωση είναι, E A z /MA,M = E 0 A z /MA,M + RT nf ln 1 (5.74) [A z ] όπου, κατά τα γνωστά, οι συγκεντρώσεις των στερεών έχουν θεωρηθεί ίσες με τη μονάδα. Παραδείγματα ηλεκτροδίων δευτέρου είδους είναι το ηλεκτρόδιο καλομέλανα και το ηλεκτρόδιο αργύρου - χλωριούχου αργύρου που παρίστανται ως εξής, και αντιστοιχούν στις παρακάτω αναγωγικές δράσεις, Ηλεκτρόδια αερίων Cl Hg 2 Cl 2, Hg (5.75) Cl AgCl, Ag (5.76) Hg 2 Cl 2 + 2e 2Hg + 2Cl (5.77) AgCl + e Ag + Cl (5.78) Τα ηλεκτρόδια αερίων είναι ηλεκτρόδια όπου ένας μεταλλικός αγωγός βρίσκεται σε επαφή με αέριο και διάλυμα που περιέχει τα αντίστοιχα με το αέριο ιόντα. Ενα κλασσικό παράδειγμα είναι το ηλεκτρόδιο υδρογόνου το οποίο ήδη συζητήθηκε στην Παρ
26 5.5. Δυναμικό υγρού συνδέσμου Οξειδοαναγωγικά ηλεκτρόδια Τα οξειδοαναγωγικά ηλεκτρόδια είναι ηλεκτρόδια στα οποία ο μεταλλικός αγωγός δεν συμμετέχει στην οξειδοαναγωγική αντίδραση αλλά δρα ως φορέας των ηλεκτρονίων. Στην απλούστερη περίπτωση παρίστανται ως εξής, Red, Ox M (5.79) και η αναγωγική αντίδραση είναι η Εξ. (5.4), με την εξάρτηση από τη συγκέντρωση να δίνεται από την Εξ. (5.34). Εκτός από τα απλά οξειδοαναγωγικά ηλεκτρόδια υπάρχουν τα πολλαπλά οξειδοαναγωγικά ηλεκτρόδια καθώς και τα ηλεκτρόδια αμαλγάματος και το η- λεκτρόδιο υάλου, τα οποία δεν θα αναλύσουμε παραπάνω. 5.5 Δυναμικό υγρού συνδέσμου Στην παράγραφο αυτή θα μελετήσουμε τη διαφορά δυναμικού που εμφανίζεται σε ένα σύστημα που αποτελείται από δύο ηλεκτρολυτικά διαλύματα, διαφορετικής σύστασης και περιεκτικότητας, σε ηλεκτρολυτική επαφή. Η διάταξη αυτή μπορεί να επιτευχθεί αν τα δύο ηλεκτρολυτικά διαλύματα διαχωρίζονται από ένα πορώδες διάφραγμα, όπως φαίνεται σχηματικά στο Σχ Το πορώδες διάφραγμα επιτρέπει τη διέλευση ιόντων αποτρέποντας την ανάμειξη των διαλυμάτων. Λόγω της διαφοράς συγκέντρωσης των ιόντων μεταξύ των διαλυμάτων (α) και (β), ιόντα θα κινηθούν λόγω διάχυσης από το ένα διάλυμα στο άλλο. Λόγω των διαφορετικών συντελεστών διάχυσης και των διαφορετικών συγκεντρώσεων στα άκρα του συνδέσμου θα αναπτυχθεί μία διαφορά δυναμικού που ονομάζεται δυναμικό υγρού συνδέσμου. Οπως είδαμε στην Παρ. 3.7, η προσανατολισμένη κίνηση των ιόντων σε ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα λόγω διάχυσης και ηλεκτρομεταφοράς έχει ως α- ποτέλεσμα τη δημιουργία ηλεκτρικού ρεύματος που δίνεται από την εξίσωση Nernst-Planck, Εξ. (3.99), η οποία είναι, i = k z k F D k c k x k z 2 kf 2 c k u k φ x (5.80) Λύνοντας την εξίσωση αυτή ως προς φ/ x προκύπτει ότι, φ x = i k k z2 k F z dc kf D k k dx 2 c k u 2 k k F (5.81) 2 c k u k Εφόσον το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία, τότε i = 0, συνεπώς, φ x = k z dc kf D k k dx 2 k F (5.82) 2 c k u k 116
27 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία Σχήμα 5.2: Δύο ηλεκτρολυτικά διαλύματα (α) και (β) διαχωρισμένα από πορώδες διάφραγμα (σύνδεσμο). δηλαδή εφόσον υπάρχει βαθμίδα συγκέντρωσης των ιόντων τότε θα υπάρχει και βαθμίδα δυναμικό ακόμα και απουσία ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτή η βαθμίδα δυναμικού ονομάζεται δυναμικό διάχυσης. Αν αντικαταστήσουμε το συντελεστή διάχυσης D k μέσω της εξίσωσης Einstein, u k = D k /RT, προκύπτει ότι, 2 dφ = RT F k z 2 k F 2 u k c k z k l z2 l F 2 c l u l d ln c k (5.83) Αλλά, γνωρίζουμε ότι ο αριθμός μεταφοράς των ιόντων k ορίζεται ως το ρεύμα το αντιστοιχεί στην κίνηση του ιόντος αυτού ως προς συνολικό ρεύμα λόγω ηλεκτρομεταφοράς, συνεπώς, η Εξ. (5.83) γράφεται, t k = dφ = RT F z2 k F 2 u k c k l z2 l F 2 c l u l (5.84) k t k z k d ln c k (5.85) Με την ολοκλήρωση της Εξ. (5.85) προκύπτει η διαφορά δυναμικού στα άκρα του συνδέσμου, φ = RT β t k d ln c k (5.86) F z k k α 2 Κάνοντας χρήση της σχέσης: d ln c k (x) dx = 1 dc k c k dx 117
28 5.6. Σχέσεις ρεύματος - δυναμικού: ιδανικά μη πολούμενα ηλεκτρόδια όπου α και β τα όρια της ολοκλήρωσης που αναφέρονται στη σύσταση του διαλύματος. Παρά την απλότητα της σχέσης αυτής, το ολοκλήρωμα της Εξ. (5.86) δεν είναι εύκολο να προσδιορισθεί επειδή ο αριθμός μεταφοράς είναι συνάρτηση της συγκέντρωσης των ιόντων, δηλαδή δεν είναι μία σταθερά. Οπως είδαμε στην Παρ. 3.4, όταν ο ηλεκτρολύτης είναι τύπου z : z, τότε ο αριθμός μεταφοράς είναι ανεξάρτητος της συγκέντρωσης. Συνεπώς, στην περίπτωση z : z ηλεκτρολύτη η Εξ. (5.86) γράφεται, φ = RT F ή, αλλιώς, 2 k=1 t k (ln c k (β) ln c k (α)) = RT z k F φ = RT F 2 k=1 ( t1 z ln c 1(β) c 1 (α) t 2 z ln c ) 2(β) c 2 (α) t k ln c k(β) z k c k (α) (5.87) (5.88) όπου c k (α) και c k (β) οι συγκεντρώσεις του ιόντος τύπου k στα σημεία α και β των διαλυμάτων. Αν, επιπλέον, θεωρηθεί ότι οι συγκεντρώσεις των κατιόντων και ανιόντων σε κάθε φάση είναι ίδιες, τότε, φ = RT F (t 1 t 2 ) ln c(β) c(α) (5.89) όπου c(α) και c(β) η συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη στις αντίστοιχες φάσεις. 5.6 Σχέσεις ρεύματος - δυναμικού: ιδανικά μη πολούμενα η- λεκτρόδια Ας θεωρήσουμε ένα ηλεκτροχημικό σύστημα στην ισορροπία που αποτελείται από δύο ιδανικά μη πολούμενα ηλεκτρόδια (βλ. Κεφ. 4.3). Εστω ότι η δράση που πραγματοποιείται στο ένα ηλεκτρόδιο (ηλεκτρόδιο Μ 1 ) είναι, Ox 1 + ne GGGB FGGG Red 1 (5.90) με δυναμικό ισορροπίας E eq,1. Αντίστοιχα, η δράση που πραγματοποιείται στο άλλο ηλεκτρόδιο (ηλεκτρόδιο Μ 2 ) είναι, Ox 2 + ne GGGB FGGG Red 2 (5.91) με δυναμικό ισορροπίας E eq,2. Ας υποθέσουμε, επίσης, ότι E eq,2 > E eq,1. Στις συνθήκες αυτές, στο ηλεκτροχημικό σύστημα, M 1 Ox 1, Red 1 Ox 2, Red 2 M 2 (5.92) 118
29 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία ( ) (+) E eq E eq,2 E eq,1 Ηλεκτρολυτικο ιαλυµα M 1 Ανοδος M 2 Καϑοδος Σχήμα 5.3: Κατανομή δυναμικού (κόκκινη γραμμή) ενός γαλβανικού κελιού στην ισορροπία. θα πραγματοποιείται αυθόρμητα η αναγωγή του Ox 2 σε Red 2 στο ηλεκτρόδιο Μ 2 και η οξείδωση του Red 1 σε Ox 1 στο ηλεκτρόδιο Μ 1, δεδομένου ότι για το δυναμικό του ηλεκτροχημικού συστήματος ισχύει E eq = E eq,2 E eq,1 > 0. Συνεπώς, το ηλεκτρόδιο Μ 2 δρα ως κάθοδος και είναι θετικό ενώ το ηλεκτρόδιο Μ 1 ως άνοδος και είναι αρνητικό (λόγω του ότι E eq,2 > E eq,1 ). Η κατανομή του ηλεκτρικού δυναμικού παρουσιάζεται ως κόκκινη καμπύλη στο Σχ. 5.3 και προκύπτει ως εξής: Η διαφορά δυναμικού (πτώση τάσης) μεταξύ καθόδου (+) και ανόδου (-) θα είναι, E eq = φ M2 φ M1 (5.93) Οπως έχει ήδη αποδειχθεί, η διαφορά δυναμικού μεταξύ καθόδου και ανόδου στην ισορροπία δίνεται από τη διαφορά των δυναμικών των δύο ηλεκτροδίων, συνεπώς, E eq = E eq,2 E eq,1 (5.94) Ας θεωρήσουμε ότι η άνοδος και η κάθοδος συνδέονται με μία εξωτερική αντίσταση. Τότε, δεδομένου ότι το ηλεκτρόδιο Μ 1 δρα ως άνοδος και το Μ 2 ως κάθοδος, ηλεκτρόνια θα ρέουν από την άνοδο (-) προς την κάθοδο (+) μέσω του εξωτερικού αγωγού, καθώς και κατιόντα από την άνοδο προς την κάθοδο και ανιόντα από την κάθοδο προς την άνοδο μέσω του ηλεκτρολυτικού διαλύματος. Η φορά του ρεύματος (δηλαδή η φορά θετικού φορτίου) θα είναι αυτή που παρουσιάζεται στο Σχ Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόδια είναι ιδανικά μη πολούμενα, το ρεύμα I που ρέει από αυτά δεν μεταβάλλει το δυναμικό τους. Το δυναμικό της ανόδου συνεχίζει να είναι E eq,1 και το δυναμικό της καθόδου θα είναι E eq,2. Επίσης, 119
30 5.6. Σχέσεις ρεύματος - δυναμικού: ιδανικά μη πολούμενα ηλεκτρόδια I ( ) I (+) + E eq,2 E φohm E eq,1 Ηλεκτρολυτικο ιαλυµα M 1 Ανοδος M 2 Καϑοδος Σχήμα 5.4: Κατανομή δυναμικού (κόκκινη γραμμή) ενός γαλβανικού κελιού εκτός ισορροπίας για δύο ιδανικά μη πολούμενα ηλεκτρόδια. προκειμένου να υπάρχει φορά θετικών ιόντων στο διάλυμα από την άνοδο προς της κάθοδο θα πρέπει το δυναμικό στο διάλυμα στην περιοχή της ανόδου να είναι θετικότερο από το δυναμικό στο διάλυμα στην περιοχή της καθόδου. Συνεπώς, η κατανομή του δυναμικού θα είναι αυτή που παρουσιάζεται με την κόκκινη καμπύλη στο Σχ Η πτώση τάσης στο διάλυμα φ Ohm θα δίνεται από το νόμο του Ohm, φ Ohm = IR Ω (5.95) όπου R Ω η αντίσταση του διαλύματος μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων. Το δυναμικό του ηλεκτροχημικού συστήματος εκτός ισορροπίας είναι, E = E eq,2 E eq,1 IR Ω (5.96) Παρατηρούμε λοιπόν ότι, εφόσον τα ηλεκτρόδια είναι ιδανικά μη πολούμενα και η πτώση τάσης στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα δίνεται από το νόμο του Ohm, τότε το δυναμικό του ηλεκτροχημικού συστήματος (γαλβανικού κελιού) εκτός ισορροπίας θα είναι πάντα μικρότερο από το δυναμικό ισορροπίας του στοιχείου, E = E eq IR Ω (5.97) Η περίπτωση γαλβανικού κελιού που τα ηλεκτρόδια δεν είναι ιδανικά μη πολούμενα θα μελετηθεί στο Κεφ
31 Κεφάλαιο 5. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου στην ισορροπία I + I + E eq,2 E φ ohm E eq,1 Ηλεκτρολυτικο ιαλυµα M 1 Καϑοδος M 2 Ανοδος Σχήμα 5.5: Κατανομή δυναμικού (κόκκινη γραμμή) ενός ηλεκτρολυτικού κελιού εκτός ισορροπίας για δύο ιδανικά μη πολούμενα ηλεκτρόδια. Ας μελετήσουμε την περίπτωση όπου με την βοήθεια μίας ηλεκτρικής πηγής αντιστρέφεται η λειτουργία των μετάλλων Μ 1 και Μ 2, Σχ Συνδέοντας το θετικό πόλο της πηγής με το ηλεκτρόδιο Μ 2 αυτό μετατρέπεται σε άνοδο και σε αυτό συμβαίνουν οξειδώσεις. Τα ηλεκτρόνια κινούνται από το Μ 2 προς τον θετικό πόλο της πηγής. Συνδέοντας τον αρνητικό πόλο της πηγής με το ηλεκτρόδιο Μ 1 αυτό μετατρέπεται σε κάθοδο και σε αυτό συμβαίνουν αναγωγές. Τα ηλεκτρόνια κινούνται προς το Μ 2 από τον αρνητικό πόλο της πηγής. Το κελί διαρέεται από ρεύμα I. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόδια είναι ιδανικά μη πολούμενα, τα δυναμικά τους παραμένουν E eq,1 και E eq,2. Το ιοντικό ρεύμα μέσα στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα ρέει από την άνοδο Μ 2 προς την κάθοδο Μ 1 καθώς κατιόντα κινούνται προς το Μ 1 και ανιόντα προς το Μ 2. Λόγω της ροής του ρεύματος εμφανίζεται πτώση τάσης στο διάλυμα, ίση με IR Ω. Συνεπώς, προκειμένου να ρέει ρεύμα I το δυναμικό της πηγής θα πρέπει να είναι, E = E eq,2 E eq,1 + IR Ω (5.98) Παρατηρούμε λοιπόν ότι, εφόσον τα ηλεκτρόδια είναι ιδανικά μη πολούμενα και η πτώση τάσης στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα δίνεται από το νόμο του Ohm, τότε το δυναμικό του ηλεκτροχημικού συστήματος (ηλεκτρολυτικού κελιού) εκτός ισορροπίας θα είναι πάντα μεγαλύτερο από το δυναμικό ισορροπίας του 121
32 5.6. Σχέσεις ρεύματος - δυναμικού: ιδανικά μη πολούμενα ηλεκτρόδια στοιχείου, E = E eq + IR Ω (5.99) Η περίπτωση ηλεκτρολυτικού κελιού που τα ηλεκτρόδια δεν είναι ιδανικά μη πολούμενα θα μελετηθεί στο Κεφ
33 Βιβλιογραφία [1] J.O M. Bockris and A.K.N. Reddy and M. Gaboa-Aldeco. Modern Electrochemistry: Fundamentals of Electrodics. Kluwer Academic, [2] J. Koryta and J. Dvořák and L. Kavan. Principles of Electrochemistry. Wiley, [3] N. Sato. Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes. Elsevier, [4] M.Kh. Karapetyants. Chemical Thermodynamics. Mir Publishers,
ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΑ ΚΕΛΙΑ
ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΑ ΚΕΛΙΑ Σκοπός Εργαστηριακής Άσκησης Η κατανόηση του μηχανισμού λειτουργίας των γαλβανικών και ηλεκτρολυτικών κελιών καθώς και των εφαρμογών τους. Θεωρητικό Μέρος Όταν φέρουμε
Διαβάστε περισσότερα5η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ (Ηλεκτροχημεία)
5η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ (Ηλεκτροχημεία) ΘΕΜΑ 1. Ένα γεωμετρικό στοιχείο διατομής S και μήκους L πληρούται κατ αρχήν με 0, 1 KCl στους 25 C. Η αντίστασή του (R 1 ) βρέθηκε ίση με 24, 36 Ω. Αν το KCl αντικατασταθεί
Διαβάστε περισσότεραk c O z 1, (6.1) k a n = z 1 z 2. (6.2) v = v c v a = k c c O k a c R (6.3)
Κεφάλαιο 6 Ηλεκτροχημική κινητική 6.1 Ταχύτητα ηλεκτροχημικής αντίδρασης Μία τυπική ηλεκτροχημική διάταξη αποτελείται από ένα μέταλλο (ηλεκτρόδιο εργασίας), στην επιφάνεια του οποίου λαμβάνουν χώρα οι
Διαβάστε περισσότεραΆσκηση. Ισχυρό οξύ: Η 2 SeO 4 Ασθενές οξύ: (CH 3 ) 2 CHCOOH Ισχυρή βάση: KOH Ασθενής βάση: (CH 3 ) 2 CHNH 2
Ασκήσεις κεφ. 1-3 Άσκηση Κατατάξτε τις παρακάτω ενώσεις ως ισχυρά και ασθενή οξέα ή ισχυρές και ασθενείς βάσεις α) Η 2 SeO 4, β) (CH 3 ) 2 CHCOOH γ) KOH, δ) (CH 3 ) 2 CHNH 2 Ισχυρό οξύ: Η 2 SeO 4 Ασθενές
Διαβάστε περισσότεραΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ - ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ. Χρήστος Παππάς Επίκουρος Καθηγητής
- ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ Χρήστος Παππάς Επίκουρος Καθηγητής 1 Οξείδωση ονομάζεται η αύξηση του αριθμού οξείδωσης. Κατά τη διάρκεια της οξείδωσης αποβάλλονται ηλεκτρόνια. Αναγωγή ονομάζεται η μείωση του αριθμού
Διαβάστε περισσότερα7. Ποιός είναι ο τρόπος γραφής της οξειδοαναγωγικής ημιαντίδρασης στο ημιστοιχείο;
ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΑ, ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ, ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Διδακτικοί στόχοι: Μετά την ολοκλήρωση του 2ου κεφαλαίου οι φοιτητές θα πρέπει να είναι ικανοί να γνωρίζουν: 1. Τί είναι το ημιστοιχείο, ποιά
Διαβάστε περισσότερα3 η Εργαστηριακή άσκηση Γαλβανικά στοιχεία
Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων, Πολυτεχνική Σχολή Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικοχημείας 3 η Εργαστηριακή άσκηση Γαλβανικά στοιχεία Γαλάνη Απ. Αγγελική, Χημικός PhD Εργαστηριακό Διδακτικό
Διαβάστε περισσότεραΚεφάλαιο της φυσικοχημείας που ερευνά τις διεργασίες που. και οι φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος (ηλεκτρόνια, ιόντα).
ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ Κεφάλαιο της φυσικοχημείας που ερευνά τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε διαλύματα ή τήγματα, όπου συμμετέχουν και οι φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος (ηλεκτρόνια, ιόντα). Πραγματοποίηση
Διαβάστε περισσότερα1 η Σειρά προβλημάτων στο μάθημα Εισαγωγική Χημεία
1 η Σειρά προβλημάτων στο μάθημα Εισαγωγική Χημεία Ημ. Παράδοσης: Δευτέρα 25/11/2013 11 πμ 1. Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής σώζουν ζωές!!! Οι αερόσακοι στα αυτοκίνητα, όταν ανοίγουν γεμίζουν με άζωτο το
Διαβάστε περισσότεραΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ
ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Γαλβανικά στοιχεία-στοιχείο Daniel Zn (s) + Cu +2 (aq) Zn +2 + Cu (s) Zn(s) Zn +2 (aq) + 2e - (ημιαντίδραση οξείδωσης)
Διαβάστε περισσότεραΠεριβαλλοντική Γεωχημεία
Περιβαλλοντική Γεωχημεία Χ. Στουραϊτη 2018-2019 Ύλη 1. Γεωχημικά περιβάλλοντα και διαγράμματα Eh-pH (κεφ. 4, βιβλίο EBY) (Υπολογιστικές ασκήσεις) 2. Οργανικός άνθρακας και οργανική ύλη στο έδαφος (1 η
Διαβάστε περισσότεραπόλος αποφόρτιση (γαλβανικό στοιχ.) φόρτιση (ηλεκτρολυτικό στοιχ.) (αυθόρµητη λειτουργία) (εξαναγκασµένη λειτουργία zfe c = w el (1) 7-1
ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Θέµα ασκήσεως Προσδιορισµός κανονικού δυναµικού (Ε) ηλεκτροδίου (ξίσωση Nernst). Αυθόρµητη αντίδραση στοιχείου. Σύνδεση δυναµικού γαλβανικού στοιχείου µε θερµοδυναµικά µεγέθη (Υπολογισµός
Διαβάστε περισσότερα4. Ηλεκτρικές πηγές και Χημεία.
Το ηλεκτρικό ρεύµ µα και οι πηγές του 4. Ηλεκτρικές πηγές και Χημεία. Χρειαζόµαστε ένα είδος «πυκνωτή», που όµως το φορτίο του να µην «τελειώνει». Που να µπορεί να κρατά µια σταθερή διαφορά δυναµικού,
Διαβάστε περισσότεραΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Ι Θέμα ασκήσεως Αρχή μεθόδου Θεωρία
3-1 ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Ι Θέμα ασκήσεως: Προσδιορισμός κανονικού δυναμικού (Ε) ηλεκτροδίου. Προσδιορισμός του θερμικού συντελεστή ( Ε/ Τ) P. Προσδιορισμός του γινομένου διαλυτότητας του Agl. Αρχή μεθόδου:
Διαβάστε περισσότεραΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 5ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 5ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ Ερώτηση 1η: Οι τιμές των κανονικών δυναμικών οξειδοαναγωγής για το ηλεκτρόδιο του Zn και το ηλεκτρόδιο του Cu είναι αντίστοιχα: -0,76V και +0,34V. Στο στοιχείο Daniell που
Διαβάστε περισσότεραΔυναμικά στην διεπιφάνεια ηλεκτροδίου Ηλεκτρική διπλοστοιβάδα Ηλεκτρόδια-Οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις Ηλεκτροχημικά στοιχεία
Δυναμικά στην διεπιφάνεια ηλεκτροδίου Ηλεκτρική διπλοστοιβάδα Ηλεκτρόδια-Οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις Ηλεκτροχημικά στοιχεία Δυναμικά στην διεπιφάνεια ηλεκτροδίου/διαλύματος Το δυναμικό Volta ( ) ή εξωτερικό
Διαβάστε περισσότερα(1) i mig,k = z 2 kf 2 u k c k (2) i mig = i mig,k = z 2 kf 2 u k c k. k=1. k=1
Αριθμοί μεταφοράς Α. Καραντώνης 1 Σκοπός Σκοπός της άσκησης είναι ο πειραματικός προσδιορισμός των αριθμών μεταφοράς με τη μέθοδο Hittorf. Ειδικότερα, προσδιορίζονται ο αριθμοί μεταφοράς κατιόντων υδρογόνου
Διαβάστε περισσότεραΦυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.1 Ηλεκτροδιαλυτική τάση. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.
Σημειώσεις για το μάθημα Φυσική Χημεία ΙΙ Ηλεκτροχημικά στοιχεία Κεφ.1 Ηλεκτροδιαλυτική τάση Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π. Τμήμα Χημείας ΑΠΘ 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑΛΥΤΙΚΗ ΤΑΣΗ 1.1 των µετάλλων
Διαβάστε περισσότεραΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ. Κλάδος Χημείας που ασχολείται με τις αντιδράσεις οξείδωσης αναγωγής, που είτε παράγουν είτε χρησιμοποιούν ενέργεια.
ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ Κλάδος Χημείας που ασχολείται με τις αντιδράσεις οξείδωσης αναγωγής, που είτε παράγουν είτε χρησιμοποιούν ενέργεια. Αυτές οι αντιδράσεις λέγονται ηλεκτροχημικές αντιδράσεις αναγωγή (+ 2e-)
Διαβάστε περισσότεραΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΑ ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΑ Με τον όρο ποτενσιομετρία περιγράφεται ένα σύνολο ηλεκτροχημικών τεχνικών ανάλυσης,
Διαβάστε περισσότεραΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ, ΗΕΔ, ΓΕΦΥΡΑ ΑΛΑΤΟΣ, ΣΤΟΙΧΕΙΟ DANIELL, ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ, ΠΡΟΤΥΠΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ.
ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ, ΗΕΔ, ΓΕΦΥΡΑ ΑΛΑΤΟΣ, ΣΤΟΙΧΕΙΟ DANIELL, ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ, ΠΡΟΤΥΠΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ. Διδακτικοί στόχοι: Μετά την ολοκλήρωση του 5ου κεφαλαίου οι φοιτητές θα πρέπει
Διαβάστε περισσότεραΧημεία (για Φυσικούς) 1 ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ, ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ
Χημεία (για Φυσικούς) 1 ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ, ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 24/11/2015 2 αντιδράσεις οξειδοαναγωγής οξείδωση και αναγωγή αριθμοί οξείδωσης οξειδωτικά και αναγωγικά μέσα ημιαντιδράσεις οξείδωσης
Διαβάστε περισσότεραΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΑ, ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ, ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΩΝ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΑ, ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ, ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Διδακτικοί στόχοι: Μετά την ολοκλήρωση του 3ου κεφαλαίου οι φοιτητές θα πρέπει να είναι ικανοί να γνωρίζουν: 1. Την μέτρηση του δυναμικού με
Διαβάστε περισσότερα[7]. + B z B GGGB FGGG A (z A n) + B (z B+n) A z A (1.1)
Κεφάλαιο 1 Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις 1.1 Χημικές και ηλεκτροχημικές αντιδράσεις Η ηλεκτροχημεία είναι ο κλάδος της φυσικοχημείας που αφορά στη μελέτη χημικών αντιδράσεων που είτε καταναλώνουν είτε παράγουν
Διαβάστε περισσότεραΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΑΓΩΓΗ
Κεφάλαιο 1ο-ΟΞΕΙΔΩΑΝΑΓΩΓΗ 1 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΑΓΩΓΗ Ορισμοί : -Αριθμός οξείδωσης: I)Σε μία ιοντική ένωση ο αριθμός οξείδωσης κάθε στοιχείου είναι ίσος με το ηλεκτρικό φορτίο που έχει το
Διαβάστε περισσότεραΑντιδράσεις οξείδωσης - αναγωγής
Αντιδράσεις οξείδωσης - αναγωγής ΣΚΟΠΟΣ Σε αυτή την ενότητα θα μελετήσουμε τον σημαντικότερο ίσως τύπο αντιδράσεων, τις αντιδράσεις οξείδωσης αναγωγής. 1 Προσδοκώμενα αποτελέσματα Όταν θα έχετε μελετήσει
Διαβάστε περισσότεραΗ ηλεκτροχηµεία µελετά τις χηµικές µεταβολές που προκαλούνται από ηλεκτρικό ρεύµα ή την παραγωγή ηλεκτρισµού από χηµικές αντιδράσεις.
Ηλεκτροχηµεία Ηλεκτροχηµεία Η ηλεκτροχηµεία µελετά τις χηµικές µεταβολές που προκαλούνται από ηλεκτρικό ρεύµα ή την παραγωγή ηλεκτρισµού από χηµικές αντιδράσεις. Η επιµετάλλωση στη χρυσοχοΐα γίνεται µε
Διαβάστε περισσότεραΗλεκτρόλυση νερού ή ηλεκτρόλυση αραιού διαλύματος θειικού οξέος με ηλεκτρόδια λευκοχρύσου και με χρήση της συσκευής Hoffman.
Σύντομη περιγραφή του πειράματος Ηλεκτρόλυση νερού ή ηλεκτρόλυση αραιού διαλύματος θειικού οξέος με ηλεκτρόδια λευκοχρύσου και με χρήση της συσκευής Hoffman. Διδακτικοί στόχοι του πειράματος Στο τέλος
Διαβάστε περισσότεραΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ
ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Σκοπός Εργαστηριακής Άσκησης Η παρατήρηση και η κατανόηση των μηχανισμών των οξειδοαναγωγικών δράσεων. Θεωρητικό Μέρος Οξείδωση ονομάζεται κάθε αντίδραση κατά την οποία συμβαίνει
Διαβάστε περισσότεραΦυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.4 εξίσωση του Nernst. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.
Σημειώσεις για το μάθημα Φυσική Χημεία ΙΙ Ηλεκτροχημικά στοιχεία Κεφ.4 εξίσωση του Nernst Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π. Τμήμα Χημείας ΑΠΘ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΕΞΙΣΩΣΗ NERNST 4.1 Εξίσωση Nernst Μια
Διαβάστε περισσότερα[Fe(CN) 6 ] 3 + e [Fe(CN) 6 ] 4
Μελέτη μίας αντιστρεπτής ηλεκτροχημικής αντίδρασης με την τεχνική της κυκλικής βολταμμετρίας Αντώνης Καραντώνης και Δήμητρα Γεωργιάδου 1 Σκοπός της άσκησης Η κυκλική βολταμμετρία αποτελεί μια ευρέως χρησιμοποιούμενη
Διαβάστε περισσότεραΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΙΣ ΜΕΣΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΑΠΟΣΥΝΘΕΣΕΩΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΩΝ
5-1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΙΣ ΜΕΣΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΑΠΟΣΥΝΘΕΣΕΩΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΩΝ Έννοιες που θα γνωρίσετε: Δομή και δυναμικό ηλεκτρικής διπλής στιβάδας, πολώσιμη και μη πολώσιμη μεσεπιφάνεια, κανονικό και
Διαβάστε περισσότεραEstimation of grain boundary segregation enthalpy and its role in stable nanocrystalline alloy design
Supplemental Material for Estimation of grain boundary segregation enthalpy and its role in stable nanocrystalline alloy design By H. A. Murdoch and C.A. Schuh Miedema model RKM model ΔH mix ΔH seg ΔH
Διαβάστε περισσότερα2.3 ΜΕΡΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ. Επιμέλεια παρουσίασης Παναγιώτης Αθανασόπουλος Δρ - Χημικός
2.3 ΜΕΡΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ Επιμέλεια παρουσίασης Παναγιώτης Αθανασόπουλος Δρ - Χημικός Σκοπός του μαθήματος: Να επισημαίνουμε τη θέση των μετάλλων στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Να αναφέρουμε
Διαβάστε περισσότεραΣημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π. OFF V/dc. A/ac A/dc V/Ω + γέφυρα άλατος. κίνηση κατιόντων.
Σημειώσεις για το μάθημα Φυσική Χημεία ΙΙ Ηλεκτροχημικά στοιχεία Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π. m OFF V/dc V/ac Ω Ω A/ac A/dc V/Ω A com I e e- - I γέφυρα άλατος Cu(s) κίνηση κατιόντων - Zn(s)
Διαβάστε περισσότεραΟΞΕΑ, ΒΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΛΑΤΑ. ΜΑΘΗΜΑ 1 o : Γενικά για τα οξέα- Ιδιότητες - είκτες ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ
ΟΞΕΑ, ΒΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΛΑΤΑ 1.1 Τα οξέα ΜΑΘΗΜΑ 1 o : Γενικά για τα οξέα Ιδιότητες είκτες ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 1. Ποιες χηµικές ενώσεις ονοµάζονται οξέα; Με ποιόν χηµικό τύπο παριστάνουµε γενικά τα οξέα; Οξέα είναι
Διαβάστε περισσότεραΑ. Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης
1 Δ ι δ ακ τ ι κ ή Ε ν ό τ η τ α: Οξειδοαναγωγικές Αντιδράσεις Α. Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης Ορισμός Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης είναι οι αντιδράσεις στις οποίες ένα στοιχείο (μέταλλο ή αμέταλλο)
Διαβάστε περισσότερα2. J. O M. Bockris, A.K.N. Reddy, Modern Electrochemistry, Vol. 1, Plenum Press, J. O M. Bockris, A.K.N. Reddy, M. Gamboa-Aldeco, Modern
Βασικές Αρχές Ηλεκτροχημείας Ιοντικά Διαλύματα & Ηλεκτροχημική Κινητική Αντώνης Καραντώνης 17 Μαΐου 2010 2 Περιεχόμενα 1 Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις 7 1.1 Χημικές και ηλεκτροχημικές αντιδράσεις.............
Διαβάστε περισσότεραΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΑΓΩΓΗ
ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΑΓΩΓΗ Ορισμοί : -Αριθμός οξείδωσης: I)Σε μία ιοντική ένωση ο αριθμός οξείδωσης κάθε στοιχείου είναι ίσος με το ηλεκτρικό φορτίο που έχει το αντίστοιχο ιόν Παράδειγμα:
Διαβάστε περισσότεραΤύποι Χημικών αντιδράσεων
Τύποι Χημικών αντιδράσεων 1. Αντιδράσεις καταβύθισης: Ανάμιξη διαλυμάτων δύο ιοντικών ουσιών και σχηματισμός στερεάς ιοντικής ουσίας (ίζημα) 2. Αντιδράσεις οξέων βάσεων: Βάση και οξύ αντιδρούν με μεταφορά
Διαβάστε περισσότεραF el = z k e 0 (3) F f = f k v k (4) F tot = z k e 0 x f kv k (5)
Κίνηση των ιόντων υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου Αντώνης Καραντώνης 15 Μαρτίου 2011 1 Σκοπός της άσκησης Σκοπός της άσκησης είναι ο προσδιορισμός της οριακής ταχύτητας των ιόντων υπό την επίδραση ηλεκτρικού
Διαβάστε περισσότεραΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΤΗΤΑΣ : Οι ιδιότητες των χηµικών στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού.
1. Ο ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ Οι άνθρωποι από την φύση τους θέλουν να πετυχαίνουν σπουδαία αποτελέσµατα καταναλώνοντας το λιγότερο δυνατό κόπο και χρόνο. Για το σκοπό αυτό προσπαθούν να οµαδοποιούν τα πράγµατα
Διαβάστε περισσότερα2H + + 2e GGGB FGGG H 2 (1) (vs SCE) = E 0 H + /H 2. (vs SCE) = V. E = E 1/2 + RT nf ln i L i
Ηλεκτροχημεία: Εξετάσεις Εαρινού 2016 Λύσεις των ασκήσεων 1. Το δυναμικό ισορροπίας της δράσης 2H + +2e GGGB FGGG H 2 ως προς το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου είναι 0 V. Ποιο είναι το δυναμικό της ως προς
Διαβάστε περισσότεραΑντιδράσεις οξειδοαναγωγής
Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες μεταφέρονται ηλεκτρόνια ανάμεσα σε χημικές οντότητες ή αλλιώς οι αντιδράσεις κατά τις οποίες τα άτομα αλλάζουν αριθμό οξείδωσης. Η έννοια του αριθμού
Διαβάστε περισσότεραΚεφάλαιο 3 Χημικές Αντιδράσεις
Κεφάλαιο 3 Χημικές Αντιδράσεις Οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες, τις οξειδοαναγωγικές και τις μεταθετικές. Α. ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Στις αντιδράσεις αυτές
Διαβάστε περισσότεραΓΗ ΚΑΙ ΣΥΜΠΑΝ. Εικόνα 1. Φωτογραφία του γαλαξία μας (από αρχείο της NASA)
ΓΗ ΚΑΙ ΣΥΜΠΑΝ Φύση του σύμπαντος Η γη είναι μία μονάδα μέσα στο ηλιακό μας σύστημα, το οποίο αποτελείται από τον ήλιο, τους πλανήτες μαζί με τους δορυφόρους τους, τους κομήτες, τα αστεροειδή και τους μετεωρίτες.
Διαβάστε περισσότεραΑναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Συντήρησης Αρχαιοτήτων και Έργων Τέχνης Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής - ΣΑΕΤ
Γενική και Ανόργανη Χημεία Περιοδικές ιδιότητες των στοιχείων. Σχηματισμός ιόντων. Στ. Μπογιατζής 1 Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Συντήρησης Αρχαιοτήτων και Έργων Τέχνης Π Δ Χειμερινό εξάμηνο 2018-2019 Π
Διαβάστε περισσότεραΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ B ΛΥΚΕΙΟΥ
ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ: ΟΡΙΣΜΟΊ ΟΞΕΊΔΩΣΗΣ ΟΡΙΣΜΟΊ ΑΝΑΓΩΓΉΣ Οξείδωση είναι η ένωση ενός στοιχείου με οξυ Αναγωγή είναι η ένωση ενός στοιχείου με υδρο γόνο ή η αφαίρεση υδρογόνου από μία χημική γόνο ή η αφαίρεση
Διαβάστε περισσότερα1 ο Γυμνάσιο Αργυρούπολης. Χημεία Γ Γυμνασίου. 1. Γενικά να γνωρίζεις Α. τα σύμβολα των παρακάτω στοιχείων
1 ο Γυμνάσιο Αργυρούπολης Π. Γκίνης 1. Γενικά να γνωρίζεις Α. τα σύμβολα των παρακάτω στοιχείων Β. τις παρακάτω ρίζες Χημεία Γ Γυμνασίου Οξυγόνο O Βρώμιο Br Χαλκός Cu Υδρογόνο H Ιώδιο I Αργίλιο Al Άζωτο
Διαβάστε περισσότεραM M n+ + ne (1) Ox + ne Red (2) i = i Cdl + i F (3) de dt + i F (4) i = C dl. e E Ecorr
Επιταχυνόμενες μέθοδοι μελέτης της φθοράς: Μέθοδος Tafel και μέθοδος ηλεκτροχημικής εμπέδησης Αντώνης Καραντώνης, και Δημήτρης Δραγατογιάννης 1 Σκοπός της άσκησης Στην άσκηση αυτή θα μελετηθεί η διάβρωση
Διαβάστε περισσότεραΦυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά. στοιχεία. Κεφ.6 ηλεκτρολυτικά. στοιχεία. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.
Σημειώσεις για το μάθημα Φυσική Χημεία ΙΙ Ηλεκτροχημικά στοιχεία Κεφ.6 ηλεκτρολυτικά στοιχεία Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π. Ni 2+ 2 e- Ni 2+ Τμήμα Χημείας ΑΠΘ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ
Διαβάστε περισσότεραΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Ανόργανη Χημεία Ι. Ηλεκτροχημεία. Διδάσκοντες: Αναπλ. Καθ. Α. Γαρούφης, Επίκ. Καθ. Γ.
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ανόργανη Χημεία Ι Ηλεκτροχημεία Διδάσκοντες: Αναπλ. Καθ. Α. Γαρούφης, Επίκ. Καθ. Γ. Μαλανδρίνος Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε
Διαβάστε περισσότερα(είναι οι αντιδράσεις στις οποίες δεν μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης σε κανένα από τα στοιχεία που συμμετέχουν)
Κατηγορίες Χημικών Αντιδράσεων Μεταθετικές Αντιδράσεις (είναι οι αντιδράσεις στις οποίες δεν μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης σε κανένα από τα στοιχεία που συμμετέχουν) l Αντιδράσεις εξουδετέρωσης Χαρακτηρίζονται
Διαβάστε περισσότεραΔιάβρωση και Προστασία. Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους Μάθημα 1ο
Διάβρωση και Προστασία Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους 2016-17 Μάθημα 1ο Ηλεκτροχημεία και οξειδοαναγωγή Οξείδωση-Αναγωγή: Οξειδοαναγωγή Ηλεκτροχημεία: Μελέτη της ανταλλαγής έργου μεταξύ χημικού και ηλεκτρικού
Διαβάστε περισσότερα(3.1) F el = z k e 0 (3.3)
Κεφάλαιο 3 Το ηλεκτρολυτικό διάλυμα εκτός ισορροπίας Μία τυπική ηλεκτροχημική διεργασία περιλαμβάνει τα εξής επιμέρους στάδια: (α) Την κίνηση των ιόντων στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα, από και προς τις η- λεκτροδιακές
Διαβάστε περισσότεραΝόµοςπεριοδικότητας του Moseley:Η χηµική συµπεριφορά (οι ιδιότητες) των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού.
Νόµοςπεριοδικότητας του Moseley:Η χηµική συµπεριφορά (οι ιδιότητες) των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού. Περιοδικός πίνακας: α. Είναι µια ταξινόµηση των στοιχείων κατά αύξοντα
Διαβάστε περισσότεραΗλεκτροχημεία Ισορροπίας. Κωνσταντίνος Βλάχος Τμήμα Χημείας Π. Ι. 2018
Ηλεκτροχημεία Ισορροπίας Κωνσταντίνος Βλάχος Τμήμα Χημείας Π. Ι. 2018 Θερμοδυναμική των ιόντων στο διάλυμα Πρότυπες συναρτήσεις σχηματισμού ιόντων Πρότυπη εντροπία των ιόντων στο διάλυμα Ενεργότητες των
Διαβάστε περισσότεραΕργαστηριακός υπολογισμός του πρότυπου δυναμικού ενός οξειδοαναγωγικού ημιστοιχείου.
Εργαστήριο Φυσικής Χηµείας Π. Δ. Γιαννακουδάκης Εργαστηριακός υπολογισμός του πρότυπου δυναμικού ενός οξειδοαναγωγικού ημιστοιχείου. 1. κατηγορίες ημιστοιχείων Ένα ημιστοιχείο αποτελείται πάντα από δύο
Διαβάστε περισσότεραΑ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ (ΚΕΦΑΛΑΙΑ 2-3) ( ) ΘΕΜΑ Α Α1.
Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ (ΚΕΦΑΛΑΙΑ 2-3) (5 2 2017) ΘΕΜΑ Α Α1. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση σε καθεμία από τις επόμενες ερωτήσεις : 1. Σε ποια από τις επόμενες ενώσεις το χλώριο έχει μεγαλύτερο αριθμό
Διαβάστε περισσότεραΕΝΟΤΗΤΑ 2η:Ταξινόμηση των στοιχείων-στοιχεία με ιδιαίτερο ενδιαφέρον
ΕΝΟΤΗΤΑ 2η:Ταξινόμηση των στοιχείων-στοιχεία με ιδιαίτερο ενδιαφέρον 1. ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ Η ανάγκη της ταξινόμησης των στοιχείων Ενώ στην αρχαιότητα ήταν γνωστά γύρω στα 13 περίπου στοιχεία, τον 18o αιώνα
Διαβάστε περισσότεραΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ II
4-1 ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ II Θέμα ασκήσεως: Ποτενσιομετρική τιτλοδότηση, προσδιορισμός κανονικού δυναμικού ηλεκτροδίου, πειραματική επαλήθευση της εξισώσεως Nernst. Αρχή μεθόδου: Μετρείται η ΗΕΔ γαλβανικού
Διαβάστε περισσότεραΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ LATIMER Επ. Καθηγητής Γερ. Μαλανδρίνος
ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ LATIMER Επ. Καθηγητής Γερ. Μαλανδρίνος Ονομάζονται και διαγράμματα πρότυπων δυναμικών-καταστάσεων οξείδωσης. Περιλαμβάνουν όλες τις καταστάσεις οξείδωσης ενός στοιχείου οι οποίες συνδέονται
Διαβάστε περισσότεραΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) 1 η Άσκηση
ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ 004-05 (Α. Χημική Θερμοδυναμική) η Άσκηση Στερεό CO, βάρους 6 g, εισάγεται μέσα σε κενό δοχείο όγκου 00 cm 3 που βρίσκεται συνεχώς σε θερμοκρασία δωματίου (300
Διαβάστε περισσότεραΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ - ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ
ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ - ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ Οι χηµικές αντιδράσεις συµβολίζονται µε τις χηµικές εξισώσεις, µοριακές ή ιοντικές. Οι χηµικές αντιδράσεις που περιλαµβάνουν ιόντα συµβολίζονται µε ιοντικές εξισώσεις.
Διαβάστε περισσότεραΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) 1 η Άσκηση 1000 mol ιδανικού αερίου με cv J mol -1 K -1 και c
ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ 3-4 (Α. Χημική Θερμοδυναμική) η Άσκηση mol ιδανικού αερίου με c.88 J mol - K - και c p 9. J mol - K - βρίσκονται σε αρχική πίεση p =.3 kpa και θερμοκρασία Τ =
Διαβάστε περισσότεραChapman
Βασικές Αρχές Ηλεκτροχημείας Ιοντικά Διαλύματα & Ηλεκτροχημική Κινητική Αντώνης Καραντώνης 6 Ιουνίου 2011 2 Περιεχόμενα 1 Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις 9 1.1 Χημικές και ηλεκτροχημικές αντιδράσεις.............
Διαβάστε περισσότεραW el = q k φ (1) W el = z k e 0 N A φn k = z k F φn k (2)
Το ηλεκτρολυτικό διάλυμα στην ισορροπία Αντώνης Καραντώνης 19 Απριλίου 211 Σταθερές 1. Σταθερά των αερίων, R = 8.314 J mol 1 K 1 2. Στοιχειώδες φορτίο, e = 1.62 1 19 C 3. Αριθμός Avogadro, N A = 6.23 1
Διαβάστε περισσότεραΟξείδωση: Αναγωγή: Οξειδωτικό Αναγωγικό
ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Οξείδωση:απώλεια ηλεκτρονίων Αναγωγή:πρόσληψη ηλεκτρονίων Οξειδωτικό αντιδραστήριο:προσλαμβάνει ηλεκτρόνια Αναγωγικό αντιδραστήριο: παραχωρεί ηλεκτρόνια στις αντιδράσεις οξείδωσης - αναγωγής
Διαβάστε περισσότεραChapman... 72
Βασικές Αρχές Ηλεκτροχημείας Ιοντικά Διαλύματα & Ηλεκτροχημική Κινητική Αντώνης Καραντώνης 30 Ιουνίου 2014 2 Περιεχόμενα 1 Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις 9 1.1 Χημικές και ηλεκτροχημικές αντιδράσεις.............
Διαβάστε περισσότεραΦυσικοχημεία για Βιολόγους ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ
ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ Η Ηλεκτροχημεία αποτελεί μέρος της Φυσικοχημείας και ασχολείται με τη συμπεριφορά των ηλεκτρολυτικών ουσιών, με την αγωγή του ηλεκτρικού ρεύματος δια των ιόντων και κυρίως με τις ηλεκτροχημικές
Διαβάστε περισσότεραΘέμα Α. Ονοματεπώνυμο: Χημεία Α Λυκείου Διαγώνισμα εφ όλης της ύλης. Αξιολόγηση :
Ονοματεπώνυμο: Μάθημα: Υλη: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση : Χημεία Α Λυκείου Διαγώνισμα εφ όλης της ύλης Τσικριτζή Αθανασία Θέμα Α 1. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση σε καθεμία από τις επόμενες ερωτήσεις.
Διαβάστε περισσότεραΣτις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ανήκουν εκείνες οι αντιδράσεις στις οποίες ορισμένα άτομα μεταβάλλουν αριθμό οξείδωσης.
1 Οξειδοαναγωγή Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ανήκουν εκείνες οι αντιδράσεις στις οποίες ορισμένα άτομα μεταβάλλουν αριθμ οξείδωσης. Αριθμς Οξείδωσης ατμου ( ΑΟ ) ονομάζεται το φορτίο που πραγματικά
Διαβάστε περισσότεραΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ. γ) Cl2 (ομοιοπολική ένωση) To μόριο του HCl έχει ηλεκτρονιακό τύπο: H( C
ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Αριθμός οξείδωσης (Α.Ο.: στις ιοντικές (ετεροπολικές ενώσεις, ονομάζεται το πραγματικό φορτίο που έχει ένα ιόν. στις ομοιοπολικές (μοριακές ενώσεις, ονομάζεται το φαινομενικό φορτίο που θα
Διαβάστε περισσότεραΦυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.2 ημιστοιχείο. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.
Σημειώσεις για το μάθημα Φυσική Χημεία ΙΙ Ηλεκτροχημικά στοιχεία Κεφ.2 ημιστοιχείο Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π. αδρανές ηλεκτρόδιο e- Fe2+ Fe3+ Τμήμα Χημείας ΑΠΘ 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΟ
Διαβάστε περισσότεραΑναγωγή Οξειδίων με Άνθρακα, Μονοξείδιο του Άνθρακα και Υδρογόνο
Μάθημα Αναγωγή Οξειδίων με Άνθρακα, Μονοξείδιο του Άνθρακα και Υδρογόνο Εξαγωγική Μεταλλουργία Καθ. Ι. Πασπαλιάρης Εργαστήριο Μεταλλουργίας ΕΜΠ Αναγωγικά μέσα Πως μπορεί να απομακρυνθεί το O 2 (g) από
Διαβάστε περισσότεραΟνοματεπώνυμο: Χημεία Α Λυκείου Αριθμός Οξείδωσης Ονοματολογία Απλή Αντικατάσταση. Αξιολόγηση :
Ονοματεπώνυμο: Μάθημα: Υλη: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση : Χημεία Α Λυκείου Αριθμός Οξείδωσης Ονοματολογία Απλή Αντικατάσταση Τσικριτζή Αθανασία Θέμα Α 1. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση σε καθεμία
Διαβάστε περισσότεραΚανόνες διαλυτότητας για ιοντικές ενώσεις
Κανόνες διαλυτότητας για ιοντικές ενώσεις 1. Ενώσεις των στοιχείων της Ομάδας 1A και του ιόντος αμμωνίου (Ιόντα: Li +, Na +, K +, Rb +, Cs +, NH 4+ ) είναι ευδιάλυτες, χωρίς εξαίρεση: πχ. NaCl, K 2 S,
Διαβάστε περισσότεραΑνόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 2 η : Αντιδράσεις σε Υδατικά Διαλύματα. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής
Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 2 η : Αντιδράσεις σε Υδατικά Διαλύματα Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Χημικές Αντιδράσεις 2 Οι υδατικές αντιδράσεις μπορούν
Διαβάστε περισσότεραΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) H 298
ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ 4-5 (Α. Χημική Θερμοδυναμική) η Άσκηση Από τα δεδομένα του πίνακα που ακολουθεί και δεχόμενοι ότι όλα τα αέρια είναι ιδανικά, να υπολογίσετε: α)
Διαβάστε περισσότεραΚεφάλαιο 10 Βασικές Αρχές Οξειδοαναγωγής
Κεφάλαιο 10 Βασικές Αρχές Οξειδοαναγωγής Σύνοψη Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής περιλαμβάνουν όλες τις αντιδράσεις στις οποίες υπάρχει μετακίνηση ηλεκτρονίων. Οι αντιδράσεις αυτές είναι το άθροισμα δυο επιμέρους
Διαβάστε περισσότεραΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: XHMEIA A ΛΥΚΕΙΟΥ
ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: XHMEIA A ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ Α Να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό κάθε µίας από τις ερωτήσεις A1 έως A5 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Το ιόν 56 Fe +2 περιέχει:
Διαβάστε περισσότεραΟμογενής και Ετερογενής Ισορροπία
Ομογενής και Ετερογενής Ισορροπία Ομογενής ισορροπία : N 2(g) + O 2(g) 2NO (g) Ετερογενής ισορροπία : Zn (s) + 2H (aq) + Zn (aq) ++ + H 2(g) Σταθερά χηµικής ισορροπίας Kc: Για την αµφίδροµη χηµική αντίδραση:
Διαβάστε περισσότεραΠαραδοχές στις οποίες στις οποίες στηρίζεται ο αριθμός οξείδωσης
Αριθμός Οξείδωσης ή τυπικό σθένος Είναι ένας αριθμός που εκφράζει την ενωτική ικανότητα των στοιχείων με βάση ορισμένες παραδοχές. Η χρησιμοποίηση του επιβλήθηκε για τους πιο κάτω λόγους : Χρησιμεύει στη
Διαβάστε περισσότεραΘέµατα προηγούµενων εξεταστικών περιόδων. 1 ο Θέµα Ιανουαρίου 2005
Θέµατα προηγούµενων εξεταστικών περιόδων 1 ο Θέµα Ιανουαρίου 2005 Σε ένα επίπεδο ηλεκτρόδιο ενεργού επιφάνειας 2 cm 2, που χρησιµοποιείται ως άνοδος σε µία ηλεκτρολυτική κυψέλη που περιέχει διάλυµα 2*10-3
Διαβάστε περισσότεραΧημικές Αντιδράσεις. Εισαγωγική Χημεία
Χημικές Αντιδράσεις Εισαγωγική Χημεία Κατηγορίες Χημικών Αντιδράσεων Πέντε κυρίως κατηγορίες: Σύνθεσης Διάσπασης Απλής αντικατάστασης Διπλής αντικατάστασης Καύσης Αντιδράσεις σύνθεσης Ένωση δύο ή περισσότερων
Διαβάστε περισσότεραΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΕ22 (ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ) 2 ο Μέρος: ΑΣΚΗΣΕΙΣ (75 %) Διάρκεια: 3 ώρες και 45 λεπτά ( ) Α. Χημική Θερμοδυναμική
ΘΕΜΑ 1 ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΕ22 (ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ) 2 ο Μέρος: ΑΣΚΗΣΕΙΣ (75 %) Διάρκεια: 3 ώρες και 45 λεπτά (15.15 19.00) Α. Χημική Θερμοδυναμική Υπολογίστε την πρότυπη ελεύθερη ενέργεια Gibbs και τη σταθερά
Διαβάστε περισσότεραΙ ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ. Παππάς Χρήστος Επίκουρος Καθηγητής
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΟΜΗ ΚΑΙ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Παππάς Χρήστος Επίκουρος Καθηγητής ΤΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Ατομική ακτίνα (r) : ½ της απόστασης μεταξύ δύο ομοιοπυρηνικών ατόμων, ενωμένων με απλό ομοιοπολικό δεσμό.
Διαβάστε περισσότεραΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2018 Β ΦΑΣΗ
ΤΑΞΗ: ΜΑΘΗΜΑ: A ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ Ημερομηνία: Σάββατο 14 Απριλίου 2018 Διάρκεια Εξέτασης: 2 ώρες ΘΕΜΑ Α ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης
Διαβάστε περισσότερα3.5 Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής
3.5 Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής Αντίδραση σιδήρου με Cu 2+ (aq) Αριστερά: Ένα σιδερένιο καρφί και ένα διάλυμα θειικού χαλκού(ιι), το οποίο έχει χρώμα μπλε. Κέντρο: Ο Fe αντιδρά με Cu 2+ (aq) παρέχοντας
Διαβάστε περισσότεραΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2019 Β ΦΑΣΗ
ΤΑΞΗ: ΜΑΘΗΜΑ: A ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ Ημερομηνία: Σάββατο 20 Απριλίου 2019 Διάρκεια Εξέτασης: 2 ώρες ΘΕΜΑ Α ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Α1. Δίνεται στοιχείο Χ το οποίο έχει οκτώ ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα.
Διαβάστε περισσότεραAΝΑΛΟΓΙΑ ΜΑΖΩΝ ΣΤΟΧΕΙΩΝ ΧΗΜΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ
2 ο Γυμνάσιο Καματερού 1 ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ 1. Πόσα γραμμάρια είναι: ι) 0,2 kg, ii) 5,1 kg, iii) 150 mg, iv) 45 mg, v) 0,1 t, vi) 1,2 t; 2. Πόσα λίτρα είναι: i) 0,02 m 3, ii) 15 m 3, iii) 12cm
Διαβάστε περισσότεραΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΩΣ ΚΟΥΛΟΜΕΤΡΙΑ Μ. ΚΟΥΠΠΑΡΗΣ Μ.ΚΟΥΠΠΑΡΗΣ - ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙ
*1 ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΩΣ ΚΟΥΛΟΜΕΤΡΙΑ Μ. ΚΟΥΠΠΑΡΗΣ Slide 1 *1 *; 28/3/2012 ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΩΣ Στην ποτενσιομετρία: ΗΗΕΔ του ηλεκτροχημικού στοιχείου (γαλβανικού) γίνεται υπό μηδενική
Διαβάστε περισσότεραΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ. δ. 39 φορές μεγαλύτερη από το της μάζας του ατόμου του 12 C 12 Μονάδες 5
ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ 25-02 - 2018 Μαρία Βασιλείου, Σπύρος Παπαμιχάλης, Μαρίνος Ιωάννου ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα
Διαβάστε περισσότεραΔιάβρωση και Προστασία. Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους Μάθημα 6ο
Διάβρωση και Προστασία Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους 2016-17 Μάθημα 6ο Διάγραμμα δυναμικού Ε- ph για σίδηρο εμβαπτισμένο σε διάλυμα Fe 2+ με ενεργότητα = 1 Σε ph=2 για διάλυμα περιεκτικότητας σε ιόντα Fe 2+
Διαβάστε περισσότεραΔιάβρωση και Προστασία. Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους Μάθημα 1ο
Διάβρωση και Προστασία Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους 2017-18 Μάθημα 1ο Και όχι μόνο σωληνώσεις, συστήματα άρδευσης, εναλλάκτες κλπ κλπ. 28 February 2018 Διάβρωση και Προστασία 2 Ως Διάβρωση, είναι δυνατόν να
Διαβάστε περισσότεραΒουκλής Χ. Αλέξανδρος Αριθμός οξείδωσης, χημικοί τύποι, γραφή - ονοματολογία χημικών ενώσεων Παρουσίαση σε μορφή ερωτωαπαντήσεων
Βουκλής Χ. Αλέξανδρος Αριθμός οξείδωσης, χημικοί τύποι, γραφή ονοματολογία χημικών ενώσεων Παρουσίαση σε μορφή ερωτωαπαντήσεων 1. Τι εννοούμε όταν λέμε «η γλώσσα της Χημείας»; Η χημεία είναι μια συμβολική
Διαβάστε περισσότεραΧημεία Α ΓΕΛ 15 / 04 / 2018
Α ΓΕΛ 15 / 04 / 2018 Χημεία ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: A1. Το χημικό στοιχείο Χ ανήκει
Διαβάστε περισσότεραΚατηγορίες οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων.
Κατηγορίες οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. 1) Αντιδράσεις σύνθεσης: Στις αντιδράσεις αυτές δύο ή περισσότερα στοιχεία ενώνονται προς σχηματισμό μιας χημικής ένωσης. π.χ. C + O 2 CO 2 2) Αντιδράσεις αποσύνθεσης:
Διαβάστε περισσότεραΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ
ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Περίοδοι περιοδικού πίνακα Ο περιοδικός πίνακας αποτελείται από 7 περιόδους. Ο αριθμός των στοιχείων που περιλαμβάνει κάθε περίοδος δεν είναι σταθερός, δηλ. η περιοδικότητα
Διαβάστε περισσότεραΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ
Ακαδημαϊκό έτος 01-13 5 η Γραπτή Εργασία (Ηλεκτροχημεία) 1 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Επώνυμο: Όνομα: Ημερομηνία: Προσωπικός Αριθμός: Βαθμολογία θεμάτων 1 3 4 5 6 7 8 9 10 5η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗ "ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ"
Διαβάστε περισσότερα