Διάβρωση και Προστασία. Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους Μάθημα 1ο

Transcript

1 Διάβρωση και Προστασία Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους Μάθημα 1ο

2 Ηλεκτροχημεία και οξειδοαναγωγή Οξείδωση-Αναγωγή: Οξειδοαναγωγή Ηλεκτροχημεία: Μελέτη της ανταλλαγής έργου μεταξύ χημικού και ηλεκτρικού έργου Ηλεκτροχημικά στοιχεία (κελλία): Συστήματα τα οποία χρησιμοποιούν οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις για την παραγωγή ή τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας

3 Ανασκόπηση Οξειδοαναγωγής Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής: μεταφοράς ηλεκτρικού φορτίου Αντιδράσεις Οξείδωση:Απώλεια 1 ή και περισσοτέρων e - Αναγωγή:Πρόσληψη 1 ή και περισσοτέρων e - Αριθμοί οξείδωσης :Φανταστικά φορτία (για την ισοστάθμιση των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής)

4 Υπολογισμός αριθμών οξείδωσης Στις ιοντικές ενώσεις, οι αριθμοί οξείδωσης υπολογίζονται με βάση τα αναμενόμενα φορτία από τον Περιοδικό Πίνακα.

5 Υπολογισμός αριθμών οξείδωσης Στις ιοντικές ενώσεις, οι αριθμοί οξείδωσης υπολογίζονται με βάση τα αναμενόμενα φορτία από τον Περιοδικό Πίνακα. Μέταλλα αλκαλίων = +1

6 Υπολογισμός αριθμών οξείδωσης Στις ιοντικές ενώσεις, οι αριθμοί οξείδωσης υπολογίζονται με βάση τα αναμενόμενα φορτία από τον Περιοδικό Πίνακα. Μέταλλα αλκαλικών γαιών = +2

7 Υπολογισμός αριθμών οξείδωσης Στις ιοντικές ενώσεις, οι αριθμοί οξείδωσης υπολογίζονται με βάση τα αναμενόμενα φορτία από τον Περιοδικό Πίνακα. Ομάδα 13 του Βορίου = +3

8 Υπολογισμός αριθμών οξείδωσης Στις ιοντικές ενώσεις, οι αριθμοί οξείδωσης υπολογίζονται με βάση τα αναμενόμενα φορτία από τον Περιοδικό Πίνακα. Ομάδα 15 Αμέταλλα = -3

9 Υπολογισμός αριθμών οξείδωσης Στις ιοντικές ενώσεις, οι αριθμοί οξείδωσης υπολογίζονται με βάση τα αναμενόμενα φορτία από τον Περιοδικό Πίνακα. Ομάδα 16 Αμέταλλα = -2

10 Υπολογισμός αριθμών οξείδωσης Στις ιοντικές ενώσεις, οι αριθμοί οξείδωσης υπολογίζονται με βάση τα αναμενόμενα φορτία από τον Περιοδικό Πίνακα. Αλογόνα = -1

11 Κανόνες για τους ΑΟ 1. Οι ΑΟ για τα στοιχεία είναι μηδέν. N 2, O 2, Na(s), Co(s), He (g) 2. Για τα μονατομικά ιόντα ο ΑΟ είναι ο αυτός με το φορτίο τους Ομάδα IA = +1 Al 3+, Zn 2+, Cd 2+, Ag + Ομάδα IIA = Ο ΑΟ του οξυγόνου στις περισσότερες των ενώσεών του O 2 - είναι 2. Εξαιρέσεις:H 2 O 2, (υπεροξείδια) 1 4. Ο ΑΟ του υδρογόνου είναι +1 Εξαιρέσεις: Ενώσεις του με μέταλλα, LiH 5. Φθόριο, F, πάντοτε 1. Λοιπά αλογόνα ΑΟ 1. Εξαιρέσεις: Στους δεσμούς με Ο είναι θετικοί

12 Παράδειγμα: Ιοντικές ενώσεις +1-2 Na2O

13 Παράδειγμα: Ιοντικές ενώσεις Από τον ΠΠ δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τον ΑΟ του σιδήρου, επειδή είναι στοιχείο μετάπτωσης.?? -2 Fe2O3

14 Παράδειγμα: Ιοντικές ενώσεις +3-2 Fe2O3 Επειδή η ένωση είναι ηλεκτρικά ουδέτερη το άθροισμα των ΑΟ των επιμέρους στοιχείων θα πρέπει να αθροίζεται στο 0. Οπότε, ο Fe έχει ΑΟ +3 στην ένωση αυτή.

15 Παράδειγμα: Ιοντικές ενώσεις Άγνωστος ο ΑΟ του χρωμίου το οποίο είναι στοιχείο μετάπτωσης.?? -2 Cr2O7 2-

16 Επειδή το ανιόν αυτό έχει φορτίο -2, το άθροισμα των ΑΟ πρέπει να είναι -2. οπότε, ο ΑΟ του Cr είναι Cr2O7 2-

17 Ομοιοπολικού (κυρίως)χαρακτήρα ενώσεις Ενώσεις δύο αμετάλλων οι ΑΟ των οποίων σύμφωνα με τον ΠΠ περιμένουμε να είναι αρνητικοί

18 Ομοιοπολικού (κυρίως)χαρακτήρα ενώσεις Επειδή όμως οι ομοιοπολικές ενώσεις είναι ουδέτερες ηλεκτρικά δεν είναι δυαντόν καθένα από τα στοιχεία τους να διατηρεί τον αρνητικό ΑΟ του

19 Ομοιοπολικού (κυρίως)χαρακτήρα ενώσεις ΜΟΝΟ ΤΟ ΠΛΕΟΝ ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ διατηρεί τον αρνητικό του ΑΟ. Τα λοιπά αμέαλλα στοιχεία θα πρέπει να ρυθμισθούν έτσι ώστε η ένωση να είναι ουδέτερη (φορτίο 0)

20 Ομοιοπολικού (κυρίως)χαρακτήρα ενώσεις Παράδειγμα -2 SO 2 Το Ο είναι το πλέον ηλεκτραρνητικό, και συνεπώς θα έχει τον κανονικό του ΑΟ.

21 +4-2 SO 2 Η ένωση είναι ηλεκτρικά ουδέτερη άρα ο ΑΟ του θείου θα π ρεπει να είναι τέτοιος ώστε να αντισταθμίζονται τα δύο άτομα του Ο.

22 Ομοιοπολικού (κυρίως)χαρακτήρα ενώσεις Παράδειγμα -1 OF 2 Το φθόριο είναι το πλέον ηλεκτραρνητικό άτομο και άρα διατηρεί τον ΑΟ του

23 +2-1 OF 2 Η ένωση είναι ουδέτερη, οπότε ο ΑΟ του Ο θα πρέπει να είναι τέτοιος ώστε να αντισταθμίζεται η παρουσία των δύο ατόμων Ο.

24 Παράδειγμα -2 PO 4 3- Το Ο είναι το πιο ηλεκτραρνητικό, θα έχει κατά συνέπεια τον συνήθη του ΑΟ.

25 +5-2 PO 4 3- Το ιόν έχει φορτιο -3, και κατά συνέπεια οι ΑΟ πρέπει να είναι τέτοιοι ώστε το άθροισμά τους να είναι -3.

26 Ιοντικές ενώσεις με πολυατομικά ιόντα Παράδειγμα +2 CaSO 4 Ιοντική ένωση, οπότε το φορτίο του μετάλλου είναι και ο ΑΟ του

27 +2 CaSO 4 Το ανιόν είναι πολυατομικό με φορτίο (θειϊκό ανιόν), -2. άρα οι ΑΟ θείου κι οξυγόνου θα πρέπει να αθροίζονται στο -2

28 +2-2 CaSO 4 Το Ο είναι το πλέον ηλεκτραρνητικό και άρα διατηρεί τον ΑΟ του

29 CaSO 4 Οι ΑΟ για το θείο και τα 4 άτομα Ο θα πρέπει να δίνουν άθροισμα -2 (το φορτίο του θειϊκού ανιόντος).

30 Παράδειγμα Pb(OH) 4 Ιοντική ένωση, το φορτίο του μεταλλοκατιόντος είναι και ο ΑΟ του. Επειδή ωστόσο είναι στοιχείο με μεταβλητό σθένος δεν γνωρίζουμε τον ΑΟ του από τον ΠΠ.

31 +4 Pb(OH) 4 Το ανιόν του υδροξυλίου έχει φορτίο -1. και τα 4 ΟΗ είναι αρνητικά (-1), και επειδή η ένωση είναι ηλεκτρικά ουδέτερη θα πρέπει το κατιόν του μολύβδου να έχει ΑΟ που να τα αντισταθμίζει.

32 +4-2 Pb(OH) 4 Στο ανιόν, το οξυγόνο είναι το πλέον ηλεκτραρνητικό από τα δύο άτομα και επομένως διατηρεί τον ΑΟ του.

33 Pb(OH) 4 Στο ανιόν του υδροξυλίου το άθροισμα των ΑΟ, Ο και Η πρέπει να είναι -1

34 Η οξείδωση του σιδήρου: Τα δύο αντιδρώντα Fe και Ο 2 είναι στοιχεία και άρα έχουν αριθμό οξείδωσης 0. Ωστόσο στα προϊόντα, το οξυγόνο έχει αριθμό οξείδωσης -2 και ο Fe +3. Ο σίδηρος έχασε τρία ηλεκτρόνια και από ΑΟ 0 πήγε σε ΑΟ +3 (απώλεια ηλεκτρονίων). Για το O η μεταβολή του ΑΟ είναι από 0 σε -2 (πρόσληψη ηλεκτρονίων, αναγωγή). Ο ολικός αριθμός των ηλεκτρονίων που αποδίδονται κατά την οξείδωση του ενός ατόμου (4 άτομα Fe x 3 =12) είναι ο αυτός αριθμός των ηλεκτρονίων που προσλαμβάνονται από ένα άλλο (το οξυγόνο) το οποίο και ανάγεται (6 O x 2 ηλεκτρόνια/o = 12 ηλεκτρόνια).

35 Οξειδοαναγωγής Παρόμοια είναι και η ανάλυση της παραγωγής σιδήρου από σιδηρομεταλλεύματα. Τα άτομα σιδήρουανάγονται επειδή μεταβαίνουν από ΑΟ +3 στα αντιδρώντα (Fe 2 O 3 ) σε 0 στο προϊόν (Fe). Ταυτόχρονα, τα ανθρακοάτομα οξειδώνονται επειδή ο ΑΟ του C, στα αντιδρώντα μεταβαίνει από 0 σε +4 στα προϊόντα (CO 2 ). Τα άτομα οξυγόνου δεν υφίστανται μεταβολή του ΑΟ τους επειδή και στα αντιδρώντα και στα προϊόντα ο ΑΟ τους είναι -2. Ο ολικός αριθμός e που δίδεται από τα άτομα που οξειδώνονται ( 3 C x 4 e/c = 12 e) είναι ίσος με το αριθμό των e που προσλαμβάνονται από τα άτομα που ανάγονται ( (4 Fe x 3 e/fe = 12 e).

36 Οξειδωτικά:Αυτά που προκαλούν οξείδωση, κερδίζουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια,ανάγονται, ο ΑΟ του στοιχείου μειώνεται Αναγωγικά:προκαλούν αναγωγή, χάνουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια, οξειδώνονται, ο ΑΟ του στοιχείου αυξάνεται Οξειδωτικά Πρόσληψη ηλεκτρονίων Αναγωγικά στοιχεία Απώλεια ηλεκτρονίων

37 Η σειρά δραστικότητας των στοιχείων Mg(s) + 2H + (aq) Mg 2+ (aq) + H 2 (g)

38 Ισχυρώς αναγωγικό Οξείδωση Αναγωγή Οποιοδήποτε στοιχείο είναι ψηλότερα στη σειρά δραστικότητας, ανάγει τα ιόντα των στοιχείων που βρίσκονται χαμηλότερα από αυτό Επειδή ο χαλκός είναι πάνω από τον άργυρο, π.χ., ο χαλκός μπορεί να δώσει ηλεκτρόνια στον άργυρο: ασθενώς αναγωγικό

39 Η σειρά δραστικότητας των μετάλλων Η θέση του υδρογόνου ιδιαίτερα σημαντική Δείχνει την τάση των μετάλλων να αντιδρούν με υδατικά όξινα διαλύματα με παραγωγή Η 2 Τα μέταλλα στην κορυφή του πίνακα (αλκάλια, ΙΑ) και οι αλκαλικές γαίες (ΙΙΑ) αντιδρούν ακόμα και πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις Η + (καθαρό νερό)

40 Δραστικότερα μέταλλα Λιγότερο δραστικά μέταλλα

41 Εύρεση συντελεστών σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής Υπολογισμός ΑΟ για όλα τα άτομα

42 Αύξηση Αριθμού οξείδωσης Καθαρή αύξηση +2 Μείωση Αριθμού οξείδωσης Καθαρή μείωση -5 Πολλαπλασιάζουμε επί τους συντελεστές αυτούς έτσι ώστε να εξισωθούν η ολική αύξηση του ΑΟ με την ολική του μείωση

43 Και επειδή η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε όξινο υδατικό διάλυμα Προσθήκη Η+ για την αντιστάθμιση των ατόμων Η Πρώτα προστίθενται τα μόρια αυτά του νερού για να αντισταθμίσουν τα άτομα Ο

44 Σύνοψη Γραφή της ιοντικής αντίδρασης χωρίς αντιστάθμιση των συντελεστών Αντιστάθμιση των συντελεστών για όλα τα στοιχεία πλην των Ο και Η Απόδοση αριθμών οξείδωσης σε όλα τα άτομα Εντοπισμός των ατόμων των οποίων οι ΑΟ μετεβλήθησαν και υπολογισμός της μεταβολής Εξίσωση της ολικής αύξησης του ΑΟ του ατόμου το οποίο οξειδώνεται με την ολική μείωση του ΑΟ του ατόμου που ανάγεται

45 Αντιστάθμιση για το Ο προσθέτοντας μόρια νερού στην πλευρά της αντίδρασης με τα λιγότερα άτομα Ο και στην συνέχεια αντιστάθμιση του Η με την προσθήκη Η+ στην πλευρά με τα λιγότερα Η Ελέγχετε την απάντησή σας για το κατά πόσον η αντίδραση είναι ισοσταθμισμένη τόσο ως προς τον αριθμό των ατόμων όσο και ως προς τα φορτία

46 Παράδειγμα Πορφυρό υδατικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου (KMnO 4 ) αντιδρά με υδατικό διάλυμα θειώδους νατρίου (Na 2 SO 3 ) σε βασικό διάλυμα και δίδει πράσινα μαγγανικά ιόντα (MnO 4- ) και θειϊκά ανιόντα. Γράψτε την χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα

47 Χωρίς αντιστάθμιση Βήματα 1 και 2: Η (ιοντική) αντίδραση είναι ισοσταθμισμένη για όλα τα άτομα πλην Η και Ο Βήμα 3: Απόδοση ΑΟ σε όλα τα άτομα Βήμα 4: Κοιτάζουμε ποιά άτομα άλλαξαν ΑΟ και πόση ήταν η αλλαγή αυτή: Το Mn από =7 σε +6, μεταβολή κατά +1 (κέρδος ενός ηλεκτρονίου). Το S οξειδώθηκε από +4 σε +6 (απώλεια δύο ηλεκτρονίων)

48 Βήμα 5: S από +4 σε +6 Κέρδος +2 e Mn από +7 σε +6, Μείωση -1 e Επιλέγονται συντελεστές έτσι ώστε το κέρδος να αντισταθμίζει την απώλεια

49 Βήμα 6: Αντισταθμίζουμε για το Ο προσθέτοντας μόριο νερού αριστερά (μικρότερος αριθμός ατόμων Ο). Αντιστάθμιση Η με προσθήκη 2Η + στο δεξιό μέρος Παρόλο που όλοι οι συντελεστές δείχνουν ότι η αντίδραση είναι ισοσταθμισμένη, δεν είναι απόλυτα σωστή, διότι σύμφωνα και με την εκφώνηση, η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε αλκαλικό περιβάλλον. Η παραπάνω αντίδραση ωστόσο παραπέμπει σε όξινο περιβάλλον. Διόρθωση μπορεί να γίνει με την προσθήκη 2 ΟΗ - και στα δύο μέλη

50 τελικά μεταβολή μεταβολή

51 Αντιστάθμιση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής Η μέθοδος των ημι-αντιδράσεων Κλειδί: Μια αντίδραση οξειδο-αναγωγής μπορεί πάντοτε να αναλυθεί σε δύο επιμέρους αντιδράσεις (οξείδωση-αναγωγή) Υδατικό διάλυμα διχρωμικού καλίου με διάλυμα χλωριούχου νατρίου Διαπιστώνουμε ποιά άτομα οξειδώνονται και ποιά ανάγονται Cl οξειδώνεται από -1 σε 0 Το Cr ανάγεται από +6 σε +3

52 Προσθήκη νερού στην πλευρά που υπάρχουν λιγότερα άτομα Ο, και για το Η προσθέτοντας Η+ στην πλευρά με λιγότερα άτομα Η Η αντίδραση οξείδωσης δεν έχει Ο αλλά η αντίδραση της αναγωγής έχει. Προστίθενται αριστερά 7 μόρια νερού και δεξιά 14 Η+

53 Οι ημιαντιδράσεις αντισταθμίζονται για το φορτίο με την προσθήκη ηλεκτρονίων

54 Εξίσωση μεταξύ φορτίων με πολλαπλασιασμό επί κατάλληλους συντελεστές έτσι ώστε ο αριθμός των ηλεκτρονίων που χάνονται κατά την οξείδωση, να είναι ο αυτός με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που κερδίζονται κατά την αναγωγή

55 Αντιστάθμιση με την μέθοδο των ημιαντιδράσεων I. Γραφή της ιοντικής αντίδρασης χωρίς συντελεστές II. Ταυτοποιούμε τα άτομα που οξειδώνονται και τα άτομα που ανάγονται και γράφονται οι επιμέρους αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής III. Αντισταθμίζονται όλα τα άτομα στις ημιαντιδράσεις πλην των ατόμων Ο και Η IV. Αντισταθμίζονται οι ημιαντιδράσεις για τα άτομα του Ο προσθέτοντας μόριο νερού στο μέρος της αντίδρασης με τα λιγότερα άτομα Ο. Τα άτομα Η αντισταθμίζονται με την προσθήκη Η+ στην πλευρά με τα λιγότερα άτομα Η

56 V. Κάθε μία από τις ημι-αντιδράσεις αντισταθμίζεται ως προς το φορτίο με την προσθήκη ηλεκτρονίων στην πλευρά που έχει περισσότερο θετικό φορτίο και στην συνέχεια πολλαπλασιάζουμε επί τους κατάλληλους συντελεστές, έτσι ώστε ο αριθμός των ηλεκτρονίων στις δύο ημι-αντιδράσεις να είναι ο αυτός VI. Προσθέτουμε τις δύο ημι-αντιδράσεις κατά μέλη με απαλοιφή των ηλεκτρονίων ή των ειδών που εμφανίζονται και στα δύο μέλη της αντίδρασης VII.Τελικός έλεγχος για ισοστάθμιση τόσο των ατόμων όσο και των φορτίων

57 Οξειδοαναγωγή Οξείδωση απώλεια e - Προκαλεί αναγωγή αναγωγικός παράγων ή μέσο Αναγωγή πρόσληψη e - προκαλεί οξείδωση οξειδωτικός παράγων ή μέσο

58 Ορολογία Οξειδοαναγωγής ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ Οξείδωση: Ένα από τα αντιδρώντα χάνει ηλεκτρόνια και οξειδώνεται Ο αριθμός οξείδωσης αυξάνεται Αναγωγή: Ένα από τα αντιδρώντα προσλαμβάνει ηλεκτρόνια και ανάγεται Ο αριθμός οξείδωσης μειώνεται Ο ψευδάργυρος χάνει ηλεκτρόνια, είναι το αναγωγικό μέσα και οξειδώνεται. Ο ΑΟ του ψευδαργύρου αυξάνεται από 0 σε +2 Το ιόν του Η + κερδίζει ηλεκτρόνια και είναι το οξειδωτικό μέσο. Ο ΑΟ του Η + μειώνεται από +1 σε 0

59 Είδη στοιχείων Στοιχεία Volta (γαλβανικά): Δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας με αυθόρμητη αντίδραση Ηλεκτρολυτικά στοιχεία: Απορροφούν ελεύθερη ενέργεια από πηγή ενέργειας προκειμένου να εκτελέσουν μια μη αυθόρμητη αντίδραση.

60 Μέρη των στοιχείων Ηλεκτρόδια: Αγωγή ηλεκτρικού ρεύματος μεταξύ του στοιχείου και του περιβάλλοντός του Ηλεκτρολύτης: Μίγμα ιόντων τα οποία λαμβάνουν μέρος στην αντίδραση ή χρησιμεύουν για την αγωγή του ηλεκτρικού ρεύματος Γέφυρα άλατος: Συμπλήρωση του κυκλώματος (εξασφαλίζει το ισοζύγιο φορτίου)

61 Τα ηλεκτρόδια Άνοδος:Το ηλεκτρόδιο στο οποίο λαμβάνει χώρα οξείδωση Κάθοδος:Το ηλεκτρόδιο στο οποίο γίνεται η αναγωγή Ενεργά ηλεκτρόδια: συμμετέχουν στην οξειδοαναγωγή Αδρανή: Παρέχουν κέντρα στα οποία λαμβάνει χώρα οξείδωση ή αναγωγή

62 Στοιχεία Volta (Γαλβανικά) στοιχεία Διατάξεις στις οποίες η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Κάνουν χρήση αυθόρμητων αντιδράσεων.

63 17_360 e e e Oxidation Οξείδωση Πορώδες Porous διάφραγμα disk Reduction Αναγωγή e e Reducing Αναγωγικό agent μέσο Οξειδωτικό Oxidizing μέσο agent e (α) (a) Άνοδος Anode (b) (β) Cathode Κάθοδος

64 Αυθόρμητη αντίδραση μεταξύ Zn και Cu2+

65 Γαλβανικό στοιχείο αντίδρασης Ψευδαργύρου- Χαλκού

66 Γαλβανικό στοιχείο με αδρανή ηλεκτρόδια

67 Zn 2+ (aq) + Cu (s) Cu 2+ (aq) + Zn (s) Zn δίνει ηλεκτρόνια στον Cu ασκεί περισσότερο έλεγχο στα e - Μεγαλύτερη δυναμική ενέργεια υψηλότερο ηλεκτρικό δυναμικό Αυθόρμητη αντίδραση λόγω της σχετικής διαφοράς της τάσης των δύο μετάλλων στο να δώσουν ηλεκτρόνια δυνατότητα ροής των e -

68 Δυναμικό στοιχείου Δυναμικό στοιχείου / Ηλεκτρεγερτική δύναμη (ΗΕΔ, EMF): Η κινούσα δύναμη για τα ηλεκτρόνια Το μετρούμενο δυναμικό (διαφορά δυναμικού) E cell work or electrical potentialenergy Έργο ή ηλεκτρική δυναμική ενέργεια unit of charge moved Μονάδα κινούμενου φορτίου J C V

69 17_363 e e e E cell = V e Zn(s) Zn 2 + SO M Zn 2 + διάλυμα solution Cu 2 + SO M Cu 2 + διάλυμα solution Cu(s) Άνοδος Anode Cathode Κάθοδος

70 Πρότυπο δυναμικό στοιχείου, E 0 cell E 0 Το δυναμικό του στοιχείου σε cell πρότυπες συνθήκες Στοιχεία στις πρότυπες συνθήκες (298 K) Διαλύματα: 1 M Αέρια: 1 atm

71 Το πρότυπο ηλεκτρόδιο του υδρογόνου (Standard Hydrogen Electrode, SHE)

72 Πρότυπα δυναμικά αναγωγής Τιμές της E 0 για ημι-αντιδράσεις αναγωγής με διαλυμένες ουσίες σε συγκέντρωση 1M και αέρια σε 1 atm Cu e Cu E 0 = 0.34 V vs. SHE SO H + + 2e H 2 SO 3 + H 2 O E 0 = 0.20 V vs. SHE

73

74

75 Χαρακτηριστικές τιμές Γαλβανικών στοιχείων Στοιχείο Συνήθης αλκαλική μπαταρία Μπαταρία αυτοκινήτου-ανά στοιχείο- 6 στοιχεία Μπαταρία υπολογιστή Ηλεκτροφόρο χέλι, περ στοιχεία, 750 V Νεύρο πλοκαμιού γιγαντιαίου καλαμαριού Τάση

76 Αντίδραση ασβεστίου στο νερό

77 Δημιουργία πόνου σε γαλβανικά στοιχεία σφραγισμάτων αλουμινόχαρτο σίελος σφράγισμα

78 E 0 cell και DG 0 E 0 cell > 0 DG 0 < 0 Αυθόρμητη E 0 cell < 0 DG 0 > 0 Δε γίνεται E 0 cell = 0 DG 0 = 0 Ισορροπία

79 Υπολογισμός E 0 cell E 0 cell = E 0 cathode - E 0 anode Br 2(aq) +2V 3+ +2H 2 O (l) 2VO 2+ (aq)+ 4H + (aq)+ 2Br - (aq) Δίνονται: E 0 cell = V E 0 Br2 = V Ποια η τιμή της E 0 V3+ ; Η αντίδραση είναι αυθόρμητη;

80 Τιμές E 0 Περισσότερο θετικές: Ισχυρότερο οξειδωτικό μέσο Δέχεται e - ευκολότερα Περισσότερο αρνητικές: Ισχυρότερο αναγωγικό μέσο Αποδίδει e - ευκολότερα Ισχυρότερα αναγωγικά + οξειδωτικά μέσα Ασθενέστερα οξειδωτικά και αναγωγικά μέσα

81 Ελεύθερη ενέργεια και δυναμικό στοιχείου w max DG 0 nfe 0 n: αριθμός moles e - F: σταθερά Faraday C mol e -

82 DG 0 DG 0, E 0, and K RTlnK nfe 0 E 0 RT nf lnk Στην ισορροπία:dg 0 = 0 και K = Q Στους 298 K: E n logk

83 Αλληλεξάρτηση

84 Under nonstandard conditions Nernst Equation DG DG 0 RTlnQ nfe nfe 0 RTlnQ E cell E 0 RT nf lnq E 298K cell E n lnq

85

86 Στοιχεία συγκέντρωσης... Στοιχεία στα οποία και τα δύο διαμερίσματα περιέχουν τα ίδια συστατικά αλλά σε διαφορετικές συγκεντρώσεις

87 17_366 e e Ag e Porous disk Πορώδες διάφραγμα e Ag 0.1 M Ag M NO 3 1 M Ag + 1 M NO 3 Άνοδος Anode Cathode Κάθοδος

88 Στοιχείο συγκέντρωσης