4. Ηλεκτρικές πηγές και Χημεία.

Σχετικά έγγραφα
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 5ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ

ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΑ ΚΕΛΙΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ, ΗΕΔ, ΓΕΦΥΡΑ ΑΛΑΤΟΣ, ΣΤΟΙΧΕΙΟ DANIELL, ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ, ΠΡΟΤΥΠΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ.

Ηλεκτρόλυση νερού ή ηλεκτρόλυση αραιού διαλύματος θειικού οξέος με ηλεκτρόδια λευκοχρύσου και με χρήση της συσκευής Hoffman.

Φυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά. στοιχεία. Κεφ.6 ηλεκτρολυτικά. στοιχεία. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.

Φυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.1 Ηλεκτροδιαλυτική τάση. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.

3 η Εργαστηριακή άσκηση Γαλβανικά στοιχεία

7. Ποιός είναι ο τρόπος γραφής της οξειδοαναγωγικής ημιαντίδρασης στο ημιστοιχείο;

ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ - ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ. Χρήστος Παππάς Επίκουρος Καθηγητής

Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π. OFF V/dc. A/ac A/dc V/Ω + γέφυρα άλατος. κίνηση κατιόντων.

ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ

Χημεία (για Φυσικούς) 1 ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ, ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Φυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.7 ασκήσεις βιβλιογραφία. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.

Άσκηση. Ισχυρό οξύ: Η 2 SeO 4 Ασθενές οξύ: (CH 3 ) 2 CHCOOH Ισχυρή βάση: KOH Ασθενής βάση: (CH 3 ) 2 CHNH 2

Το ηλεκτρικό ρεύμα. και. οι πηγές του. Μια διαδρομή σε μονοπάτια. Φυσικής και Χημείας. Επιμέλεια: Διονύσης Μάργαρης

Φυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.4 εξίσωση του Nernst. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.

Φυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.2 ημιστοιχείο. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.

Φυσικής Χημείας. Επιμέλεια: Διονύσης Μάργαρης

ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

ΟΞΕΑ, ΒΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΛΑΤΑ. ΜΑΘΗΜΑ 1 o : Γενικά για τα οξέα- Ιδιότητες - είκτες ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

Περιβαλλοντική Γεωχημεία

Τύποι Χημικών αντιδράσεων

ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ. Κλάδος Χημείας που ασχολείται με τις αντιδράσεις οξείδωσης αναγωγής, που είτε παράγουν είτε χρησιμοποιούν ενέργεια.

Εργαστηριακός υπολογισμός του πρότυπου δυναμικού ενός οξειδοαναγωγικού ημιστοιχείου.

5η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ (Ηλεκτροχημεία)

Η ηλεκτροχηµεία µελετά τις χηµικές µεταβολές που προκαλούνται από ηλεκτρικό ρεύµα ή την παραγωγή ηλεκτρισµού από χηµικές αντιδράσεις.

Επιχάλκωση μεταλλικού αντικειμένου και συγκεκριμένα ενός μικρού ελάσματος αλουμινίου με τη μέθοδο της γαλβανοπλαστικής επιμετάλλωσης.

1 η Σειρά προβλημάτων στο μάθημα Εισαγωγική Χημεία

ΑΣΚΗΣΗ 8 - Μελέτη της ηλεκτρόλυσης CuSO 4 ΑΣΚΗΣΗ 8. Μελέτη της ηλεκτρόλυσης CuSO 4

3.5 Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Αντιδράσεις οξείδωσης - αναγωγής

ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ B ΛΥΚΕΙΟΥ

Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

5.1 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΟΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΙΟΝΤΟΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ, ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΧΑΛΚΟΥ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΑΓΩΓΗ

ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ - ΧΗΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

2.3 ΜΕΡΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ. Επιμέλεια παρουσίασης Παναγιώτης Αθανασόπουλος Δρ - Χημικός

ΕΝΟΤΗΤΑ 2η:Ταξινόμηση των στοιχείων-στοιχεία με ιδιαίτερο ενδιαφέρον

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΑ, ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ, ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΗΜΙΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

πόλος αποφόρτιση (γαλβανικό στοιχ.) φόρτιση (ηλεκτρολυτικό στοιχ.) (αυθόρµητη λειτουργία) (εξαναγκασµένη λειτουργία zfe c = w el (1) 7-1

Κατηγορίες οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων.

3 o Μάθημα : Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης

Κεφάλαιο 3 Χημικές Αντιδράσεις

Παράδειγµα κριτηρίου σύντοµης διάρκειας

Κεφάλαιο της φυσικοχημείας που ερευνά τις διεργασίες που. και οι φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος (ηλεκτρόνια, ιόντα).

ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΓΙΑΣ ΦΥΛΑΞΕΩΣ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ: ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: XHMEIA A ΛΥΚΕΙΟΥ

Δυναμικά στην διεπιφάνεια ηλεκτροδίου Ηλεκτρική διπλοστοιβάδα Ηλεκτρόδια-Οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις Ηλεκτροχημικά στοιχεία

ÖñïíôéóôÞñéï Ì.Å ÅÐÉËÏÃÇ ÊÁËÁÌÁÔÁ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΧΗΜΕΙΑ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1

Φυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.3 μέτρηση του δυναμικού. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.

1 ο Γυμνάσιο Αργυρούπολης. Χημεία Γ Γυμνασίου. 1. Γενικά να γνωρίζεις Α. τα σύμβολα των παρακάτω στοιχείων

(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

ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΑΓΩΓΗ

ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Ι Θέμα ασκήσεως Αρχή μεθόδου Θεωρία

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

Οξείδωση: Αναγωγή: Οξειδωτικό Αναγωγικό

ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΟΡΙΣΜΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΑΙ ΕΡΕΥΝΑΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΖΗΜΙΕΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΖΗΜΙΕΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ (ΑΙΤΙΑ) ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΔΙΑΒΡΩΣΗ = ΟΞΕΙΔΩΣΗ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ηµεροµηνία: Τετάρτη 23 Απριλίου 2014 ιάρκεια Εξέτασης: 2 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΟΞΕΙΟΑΑΝ ΑΓΩΓΗ - ΗΑΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

Χηµικές Εξισώσεις Οξειδοαναγωγικών Αντιδράσεων

Κεφάλαιο 10 Βασικές Αρχές Οξειδοαναγωγής

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον;

Ερωτήσεις πολλαπλης επιλογής στην οξειδοαναγωγή (1ο κεφάλαιο Γ Θετική 2015)

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 2 η : Αντιδράσεις σε Υδατικά Διαλύματα. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο Α. ΟΞΕΙ ΩΣΗ - ΑΝΑΓΩΓΗ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΙΣ ΜΕΣΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΑΠΟΣΥΝΘΕΣΕΩΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΩΝ

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2019 Β ΦΑΣΗ

5. ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ- ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ: ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ. Ηµεροµηνία: Τρίτη 5 Ιανουαρίου 2016 ιάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ανήκουν εκείνες οι αντιδράσεις στις οποίες ορισμένα άτομα μεταβάλλουν αριθμό οξείδωσης.

Επαναληπτικές ασκήσεις. Επαναληπτικές ασκήσεις Β Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης.

Χηµεία Α Γενικού Λυκείου

ΤΟ ΑΤΟΜΟ. n Πυρήνας p Κ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 Α ΦΑΣΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Ανόργανη Χημεία Ι. Ηλεκτροχημεία. Διδάσκοντες: Αναπλ. Καθ. Α. Γαρούφης, Επίκ. Καθ. Γ.

Θέμα Α. Ονοματεπώνυμο: Χημεία Α Λυκείου Διαγώνισμα εφ όλης της ύλης. Αξιολόγηση :

ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) 1 η Άσκηση 1000 mol ιδανικού αερίου με cv J mol -1 K -1 και c

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ LATIMER Επ. Καθηγητής Γερ. Μαλανδρίνος

Αριθµόςοξείδωσηςενός ιόντος σε µια ιοντική (ετεροπολική) ένωση είναι το πραγµατικό ηλεκτρικό φορτίο του ιόντος.

2. Δυναμικό και χωρητικότητα αγωγού.

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2018 Β ΦΑΣΗ

Βασικά σωματίδια της ύλης

Βουκλής Χ. Αλέξανδρος Αριθμός οξείδωσης, χημικοί τύποι, γραφή - ονοματολογία χημικών ενώσεων Παρουσίαση σε μορφή ερωτωαπαντήσεων

Θέµατα προηγούµενων εξεταστικών περιόδων. 1 ο Θέµα Ιανουαρίου 2005

Οξειδοαναγωγή. Εισαγωγική Χημεία

Ονοματεπώνυμο: Χημεία Α Λυκείου Αριθμός Οξείδωσης Ονοματολογία Απλή Αντικατάσταση. Αξιολόγηση :

Έκτη Διάλεξη Ονοματολογία

Επίδραση των οξέων στα μέταλλα και το μάρμαρο

Χημεία Α ΓΕΛ 15 / 04 / 2018

ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ. δ. 39 φορές μεγαλύτερη από το της μάζας του ατόμου του 12 C 12 Μονάδες 5

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

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ A ΤΑΞΗ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 16/04/ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5)

ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ Μ.Ε ΠΡΟΟΔΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜ/ΝΙΑ: ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 3 ώρες

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

Χημικές Αντιδράσεις. Εισαγωγική Χημεία

Διαγώνισμα Χημείας Α Λυκείου Οξέα Βάσεις Αλατα, και Χημικές αντιδράσεις. Θέμα 1 ο...

Χημεία Α ΓΕΛ 15 / 04 / 2018

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΤΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΤΟΥ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ ΑΝΟΔΙΩΣΗ

ΧΗΜΕΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2004 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Transcript:

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, µεταξύ δύο αγωγών που τους ο- νοµάζουµε πόλους και, όπως υπάρχουν πηγές που αναβλύζουν νερό χωρίς διακοπή, να µπορούν να προκαλούν συνεχώς την διέλευση ρεύµατος σε έναν αγωγό.. Χρειαζόµαστε λοιπόν µια ηλεκτρική πηγή. Πώς µπορού- Ας πάρουµε ένα διάλυµα ΖnSΟ 4, µέσα στο οποίο βυθίζου- µε να την κατασκευάσουµε; µε µια στήλη ( ένα έλασµα) Ζn, όπως στο σχήµα. Τι ακρι- ΖnSΟ 4 Ζn +2-2 βώς συµβαίνει; Ο θειικός ψευδάργυρος διίσταται: (aq) + SΟ 4 (aq) Συνεπώς στο διάλυµα υπάρχουν ενυδατωµένα ιόντα Ζn +2. Αλλά τώρα µπορούν να συµ µβούν δυο πράγµατα: Άτοµα Zn από τη ράβδο τείνουν να εισέλθουν στην υγρή φάση του διαλύµατος σαν ιόντα Zn 2+ (aq) εγκαταλείποντας στη ράβδο τα 2e - της εξωτερικής τους στιβάδας, σύµ- Αυτή η συ- φωνα µε την ηµιαντίδραση οξείδωσης: Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2e - Έτσι η ράβδος τείνει να φορτιστεί αρνητικά και το υδατικό διάλυµα θετικά. µπεριφορά του Zn οφείλεται στην ηλεκτροδιαλυτική τάση του Zn. Η ηλεκτροδιαλυτική τάση ενός µετάλλου εξαρτάται: Από την φύση του µετάλλου. Έτσι όσο πιο ηλεκτροθετικό είναι το στοιχείο, τόσο περισσότερο επικρατεί η τάση, άτοµα να εγκαταλείπουν τη ράβδο και να εισέρχο- µετάλλου. νται ως ιόντα στο διάλυµα, µε αποτέλεσµα να έχουµε οξείδωση του Από τη συγκέντρωση των ιόντων του µετάλλου στο διάλυµα δηλαδή, όσο µεγαλύ- βυθισµένη η τερη είναι η συγκέντρωση του διαλύµατος µέσα στο οποίο βρίσκεται µεταλλική ράβδος, τόσο µικρότερη είναι η ηλεκτροδιαλυτική τάση του µετάλλου. Από τη θερµοκρασία Αλλά όταν αυξηθεί η συγκέντρωση των ιόντων Zn 2+ στο διάλυµα εµφανίζεται µια δεύ- τερη τάση: www.ylikonet.gr 1

Ιόντα Zn 2+ από την υγρή φάση του διαλύµατος, έλκονται από την αρνητικά φορτισµένη ράβδο και τείνουν να αποτεθούν στη ράβδο παίρνοντας 2e - σύµφωνα µε την ηµιαντίδραση αναγωγής: Zn 2+ (aq) + 2e - Zn (s) Η ράβδος τώρα τείνει να φορτιστεί θετικά και το υδατικό διάλυµα αρνητικά. Κάποια στιγµή αποκαθίσταται δυναµική ισορροπία σύµφωνα µε την αντίδραση: Ζn (s) Ζn +2 (aq) + 2e - ηλαδή, στην ισορροπία αυτή, όσα ιόντα εγκαταλείπουν στη µονάδα του χρόνου το µεταλλικό έλασµα Zn και µπαίνουν στο διάλυµα των ιόντων του, άλλα τόσα αποτίθενται στη µονάδα του χρόνου από το διάλυµα προς το µεταλλικό έλασµα Zn. Ωστόσο σ αυτή τη θέση ισορροπίας υπάρχει µια διαφορά φόρτισης ελάσµατος - διαλύ- µατος που εξαρτάται από το είδος του µετάλλου. Στην περίπτωση του συστήµατός µας, η τάση του µεταλλικού Zn να οξειδωθεί είναι µεγαλύτερη από την τάση των ιόντων του Zn 2+ να αναχθούν, γι αυτό και η παραπάνω ισορροπία είναι µετατοπισµένη προς τα δεξιά. Επικρατεί δηλαδή η ηµιαντίδραση οξείδωσης και έτσι η ράβδος τελικά φορτίζεται αρνητικά αφού εγκαταλείπονται περισσότερα ηλεκτρόνια επάνω της απ αυτά που αφαιρούνται. Το παραπάνω σύστηµα µεταλλικού ελάσµατος Zn/διαλύµατος ιόντων του, ονοµάζεται ηλεκτρόδιο ή ηµιστοιχείο ψευδαργύρου και συµβολίζεται: Zn (s) / Zn 2+ (aq) Λόγω της διαφοράς αυτής των φορτίων, εµφανίζεται µια διαφορά δυναµικού µεταξύ της ράβδου του Zn και του διαλύµατος των ιόντων του που ονοµάζεται δυναµικό του συστήµατος µετάλλου Ζn-διαλύµατος ιόντων του ή απλά δυναµικό οξειδοαναγωγής του ηµιστοιχείου Zn(s) / Zn 2+ (aq). Αλλά αν αφήσουµε το διάλυµα στην άκρη, µπορούµε να δούµε ότι έχουµε µια ράβδο Ζn η οποία φέρει αρνητικό φορτίο, συνεπώς έχει αποκτήσει και κάποιο δυναµικό (προφανώς αρνητικής τιµής) και µάλιστα όσο περισσότερο ηλεκτροθετικό είναι το µέταλλο, τόσο πιο µικρή τιµή θα έχει το δυναµικό της ράβδου, σύµφωνα και µε την εξίσωση q V = όπου C η χωρητικότητα της ράβδου. C Ας δούµε τώρα ένα αντίστροφο παράδειγµα. Έστω τώρα µια ράβδος χαλκού βυθισµένη σε υδατικό διάλυµα CuSΟ 4, ένα ηλεκτρόδιο ή ηµιστοιχείο χαλκού που συµβολίζεται Cu (s) / Cu 2+ (aq). www.ylikonet.gr 2

Το ηλεκτρικό ρεύµ µα και οι πηγές του Σε αυτό το ηµιστοιχείο συµ µβαίνουν τα εξής: Ιόντα Cu 2+ από την υγρή φάση του διαλύµατος, τείνουν να αποτεθούν στη ράβδο, παίρ- νοντας 2e - από το µεταλλικό έλασµα του Cu, σύµφωνα µε την ηµιαντίδραση αναγωγής: Η ράβδος του Cu τείνει να φορτιστεί θετικά και το υδατικό διάλυµα αρνητικά (υπάρχει περίσσεια SΟ -2 4 ). Βέβαια όταν ελαττωθεί αρκετά η συγκέντρωση των ιόντων Cu 2+ στο διάλυµα, εµφανίζεται και η αντίθετη πορεία. Άτοµα Cu από τη ράβδο τείνουν να εισέλθουν στην υγρή φάση του διαλύµατος σαν ιό- ντα Cu 2+ (aq) εγκαταλείποντας στη ράβδο 2e - της εξωτερικής τους στιβάδας, σύµφωνα µε την ηµιαντίδραση οξείδωσης: Έτσι η ράβδος τείνει να φορτιστεί αρνητικά και το υδατικό διάλυµα θετικά. Κάποια στιγµή αποκαθίσταται δυναµική ισορροπία σύµφωνα µε την αντίδραση: µόνο που σ αυτή την περίπτωση, στη θέση ισορροπίας, η αντίδραση είναι µετατοπι- σµένη προς τα αριστερά, δηλαδή υπερισχύει το φαινόµενο της αναγωγής του φαινοµέ- νου της οξείδωσης και έτσι η ράβδος τελικά φορτίζεται θετικά αφού εγκαταλείπονται λιγότερα ηλεκτρόνια επάνω της απ αυτά που αφαιρούνται. Αλλά τότε και το δυναµικό της ράβδου χαλκού θα είναι θετικό V = θετικού φορτίου της ράβδου. Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s) Cu (s) Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s) Cu +2 (aq) + 2e - q C και ανάλογο του Ένα ερώτηµα που προκύπτει είναι «και πώς µπορούσε να ξέρουµε τα παραπάνω δυνα- µικά των δύο ηλεκτροδίων Ζn και Cu;». Προφανώς δεν µπορούµε να µετρήσουµε δυ- δύο σηµείων. ναµικό αλλά µπορούµε όµως να µετρήσουµε διαφορές δυναµικού µεταξύ Αλλά τότε για µια άλλη φορά πρέπει να αποφασίσουµε πού θα αποδώσουµε µηδενικό δυναµικό. Και το πιο λογικό είναι να αποδώσουµε µηδενικό δυναµικό σε κάποιο ηµι- στοιχείο. Ως πρότυπο ηµιστοιχείο αναφοράς καθορίστηκε το κανονικό ηλε- από ένα ηλεκτρόδιο Pt (λευκοχρύ- κτρόδιο υδρογόνου. Αποτελείται σου) µέσα σε γυάλινο σωλήνα ο οποίος περιέχει αέριο Η 2 µε πίεση 1 atm σε θερµοκρασία 25 C. Τότε µιλάµε για το ηµιστοιχείο Pt, H 2 / H +, του διπλανού σχήµατος. Για την ισορροπία αυτή το δυναµικό ο- www.ylikonet.gr 3

ξειδοαναγωγής καθορίστηκε αυθαίρετα ίσο µε µηδέν, λέγοντας ότι το κανονικό δυνα- µικό του ηµιστοιχείου Pt,H 2 / H + είναι Ε ο =0V. Το ηλεκτρόδιο υδρογόνου προτιµήθηκε ως ηλεκτρόδιο αναφοράς γιατί το δυναµικό ο- ξειδοαναγωγής του βρίσκεται περίπου στη µέση των δυναµικών αναγωγής όλων των άλλων ηλεκτροδίων. Το ηλεκτρόδιο είναι λευκόχρυσος βυθισµένος σε διάλυµα ισχυρού οξέος, π.χ. ΗCΙ συγκέντρωσης 1Μ. Το αέριο υδρογόνο απορροφάται από την επιφάνεια του λευκοχρύσου η οποία έρχεται σε επαφή και µε το διάλυµα, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία: Η 2 2Η + + 2e - Αν τώρα θέλουµε να βρούµε για παράδειγµα το κανονικό δυναµικό του Ζn, δεν έχουµε παρά να κατασκευάσουµε την διάταξη του παρακάτω σχήµατος: Όπου αριστερά έχουµε το ηµιστοιχείο Ζn (s) /Ζn +2 (aq) βυθίζοντας ένα έλασµα Ζn σε δοχείο που περιέχει ένα διάλυµα άλατος ψευδαργύρου 1Μ. π.χ. ΖnCΙ 2 στους 25 C και δεξιά το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, που περιγράψαµε παραπάνω. Έτσι δηµιουργήσαµε ένα στοιχείο ή ένα Γαλβανικό στοιχείο. Μετράµε την ένδειξη του βολτοµέτρου και διαβάζουµε 0,76V, ενώ αρχίζουν να µεταφέρονται ηλεκτρόνια από το έλασµα Ζn, στο σύρµα Ρt, δηλαδή το βολτόµετρο διαρρέεται από ρεύµα. Τι ακριβώς συµβαίνει; www.ylikonet.gr 4

Είχαµε περιγράψει προηγουµένως ότι επειδή ο Ζn είναι ηλεκτροθετικό στοιχείο, έχει τάση να οξειδώνεται µε αποτέλεσµα η ισορροπία Ζn (s) Ζn +2 (aq) + 2e - να είναι µετατοπισµένη προς τα δεξιά και το έλασµα του Ζn να αποκτά αρνητικό φορτίο. Έτσι δηµιουργείται διαφορά δυναµικού µεταξύ του ελάσµατος Ζn και του Ρt και µεταφέρονται ηλεκτρόνια όπως στο σχήµα. Αλλά τότε αποµακρύνονται ηλεκτρόνια από την παραπάνω ισορροπία και σύµφωνα µε την αρχή Le Chatelier η ισορροπία µετατοπίζεται προς τα δεξιά και ο Ζn οξειδώνεται, ενώ αντίθετα η ισορροπία: Η 2 2Η + + 2e - µετατοπίζεται προς τα αριστερά και το υδρογόνο ανάγεται, ελευθερώνοντας αέριο Η 2. Έχουµε δηλαδή µια αντίδραση οξειδοαναγωγής, αλλά ταυτόχρονα και µια διάταξη που µπορεί να λειτουργήσει σαν µια πηγή ηλεκτρικού ρεύµατος, ένα γαλβανικό στοιχείο, µια µπαταρία. Αλλά τότε το ηλεκτρόδιο του Ζn έχει µικρότερο δυναµικό από το αντίστοιχο του υδρογόνου και αφού το κανονικό δυναµικό του υδρογόνου είναι µηδέν, του Ζn θα είναι -0,76V ή αλλιώς: Το Ε της ηµιαντίδρασης: Zn 2+ (aq)+ 2e - Zn (s) είναι Ε = - 0,76 V Με την ίδια λογική, µπορούµε να βρούµε κανονικά δυναµικά οξειδοαναγωγής, για κάθε ηµιαντίδραση οξειδοαναγωγής και στον παρακάτω πίνακα εµφανίζονται οι σπουδαιότερες περιπτώσεις. ηµιαντίδραση κανονικό δυναµικό E (volts) Li + (aq) + e - Li(s) -3.04 K + (aq) + e - K(s) -2.92 Ca 2+ (aq) + 2e - Ca(s) -2.76 Na + (aq) + e - Na(s) -2.71 Mg 2+ (aq) + 2e - Mg(s) -2.38 Al 3+ (aq) + 3e - Al(s) -1.66 2H 2 O(l) + 2e - H 2 (g) + 2OH - (aq) -0.83 Zn 2+ (aq) + 2e - Zn(s) -0.76 Cr 3+ (aq) + 3e - Cr(s) -0.74 Fe 2+ (aq) + 2e - Fe(s) -0.41 Cd 2+ (aq) + 2e - Cd(s) -0.40 Ni 2+ (aq) + 2e - Ni(s) -0.23 www.ylikonet.gr 5

Sn 2+ (aq) + 2e - Sn(s) -0.14 Pb 2+ (aq) + 2e - Pb(s) -0.13 Fe 3+ (aq) + 3e - Fe(s) -0.04 2H + (aq) + 2e - H 2 (g) 0.00 Sn 4+ (aq) + 2e - Sn 2+ (aq) 0.15 Cu 2+ (aq) + e - Cu + (aq) 0.16 ClO - 4 (aq) + H 2 O(l) + 2e - ClO - 3 (aq) + 2OH - (aq) 0.17 AgCl(s) + e - Ag(s) + Cl - (aq) 0.22 Cu 2+ (aq) + 2e - Cu(s) 0.34 ClO - 3 (aq) + H 2 O(l) + 2e - ClO - 2 (aq) + 2OH - (aq) 0.35 IO - (aq) + H 2 O(l) + 2e - I - (aq) + 2OH - (aq) 0.49 Cu + (aq) + e - Cu(s) 0.52 I 2 (s) + 2e - 2I - (aq) 0.54 ClO - 2 (aq) + H 2 O(l) + 2e - ClO - (aq) + 2OH - (aq) 0.59 Fe 3+ (aq) + e - Fe 2+ (aq) 0.77 Hg 2+ 2 (aq) + 2e - 2Hg(l) 0.80 Ag + (aq) + e - Ag(s) 0.80 Hg 2+ (aq) + 2e - Hg(l) 0.85 ClO - (aq) + H 2 O(l) + 2e - Cl - (aq) + 2OH - (aq) 0.90 2Hg 2+ (aq) + 2e - Hg 2+ 2 (aq) 0.90 NO - 3 (aq) + 4H + (aq) + 3e - NO(g) + 2H 2 O(l) 0.96 Br 2 (l) + 2e - 2Br - (aq) 1.07 O 2 (g) + 4H + (aq) + 4e - 2H 2 O(l) 1.23 Cr 2 O 2-7 (aq) + 14H + (aq) + 6e - 2Cr 3+ (aq) + 7H 2 O(l) 1.33 Cl 2 (g) + 2e - 2Cl - (aq) 1.36 Ce 4+ (aq) + e - Ce 3+ (aq) 1.44 MnO - 4 (aq) + 8H + (aq) + 5e - Mn 2+ (aq) + 4H 2 O(l) 1.49 H 2 O 2 (aq) + 2H + (aq) + 2e - 2H 2 O(l) 1.78 Co 3+ (aq) + e - Co 2+ (aq) 1.82 S 2 O 2-8 (aq) + 2e - 2SO 2-4 (aq) 2.01 O 3 (g) + 2H + (aq) + 2e - O 2 (g) + H 2 O(l) 2.07 F 2 (g) + 2e - 2F - (aq) 2.87 Σηµείωση: Αξίζει να τονισθεί, ότι για να κλείσει το παραπάνω κύκλωµα, ώστε να µπορεί να διαρρέεται από ρεύµα, τα δύο διαλύµατα µέσα στα οποία είναι βυθισµένα τα δύο µεταλλικά www.ylikonet.gr 6

ελάσµατα (Zn, Ρt), συνδέονται µεταξύ τους µέσω ενός ηλεκτρολυτικού συνδέσµου που λέγεται και γέφυρα άλατος. Η γέφυρα άλατος έχει δύο ρόλους: Κλείνει το κύκλωµα επιτρέποντας την κίνηση του φορτίου από το ένα δοχείο στο άλλο. Προµηθεύει κατιόντα και ανιόντα τα οποία αντικαθιστούν αυτά που καταναλώνονται στα ηλεκτρόδια. 4.1 Γαλβανικό στοιχείο Τα γαλβανικά στοιχεία είναι πειραµατικές διατάξεις όπου παράγεται ηλεκτρικό ρεύµα µε τη βοήθεια µιας αυθόρµητης οξειδοαναγωγικής αντίδρασης. Έχουµε δηλαδή µετατροπή της χηµικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Ένα παράδειγµα µιας τέτοιας διάταξης, είναι το στοιχείο Daniell, του παρακάτω σχήµατος. Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήµα, η άνοδος είναι µια ράβδος Zn βυθισµένη σε διάλυµα ιόντων Zn 2+ (διάλυµα νιτρικού ψευδαργύρου Zn(ΝΟ 3 ) 2 ) και αποτελεί το αρνητικό ηλεκτρόδιο (ηµιστοιχείο ανόδου), όπου συµβαίνει διαδικασία οξείδωσης σύµφωνα µε την αντίδραση: www.ylikonet.gr 7

Το ηλεκτρικό ρεύµ µα και οι πηγές του Άνοδος (-) Οξείδωση: Ζn (s) Ζn +2 (aq) + 2e - Εδώ «γεννιούνται» τα ηλεκτρόνια τα οποία µετακινούνται µέσω του εξωτερικού κυ- Cu(NO 3 ) 2 ) κλώµατος προς την κάθοδο. H κάθοδος είναι µια ράβδος Cu βυθισµένη σε διάλυµα ιόντων Cu 2+ (διάλυµα και αποτελεί το θετικό ηλεκτρόδιο (ηµιστοιχείο καθόδου), όπου συµβαίνει διαδικασία αναγωγής σύµφωνα µε την αντίδραση: Κάθοδος (+) Αναγωγή: Cu +2 (aq) + 2e - Cu (s) Η συνολική οξειδοαναγωγική αντίδραση που συµβαίνει προκύπτει από το άθροισµα των δύο ηµιαντιδράσεων: Zn (s) + Cu 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Cu (s) Η διαφορά δυναµικού στα άκρα των ηλεκτροδίων του γαλβανικού στοιχείου, όταν αυτό δε διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύµα, ονοµάζεται δυναµικό του στοιχείου συµβολίζεται µε Ε στη Χηµεία και δεν είναι τίποτα άλλο, από αυτό που στη Φυσική λέγεται ηλε- σε πρότυπη κτρεγερτική δύναµη του στοιχείου Ε. Το πρότυπο δυναµικό του στοιχείου, που συµβολίζεται µε Ε, αναφέρεται κατάσταση. Πρότυπη κατάσταση µιας ουσίας (στοιχείου ή ένωσης) είναι η πιο σταθερή µορφή της σε θερµοκρασίαα 25 C και πίεση 1 atm και για διαλύµατα η συγκέντρωση c = 1 Μ. Έτσι η ΗΕ του παραπάνω στοιχείου, σε πρότυπη κατάσταση, είναι ίση: Ε =Ε Cu - Ε Ζn=+0,34V-(-0,76V)= 1,1V. Αλλά τότε η παραπάνω διάταξη αντιστοιχεί στο διπλανό κύκλωµα. Βέβαια δεν σηµαίνει, ότι σε κάθε ανάλογο στοιχείο οι συνθήκες είναι πρότυπες. Μπορούµε να έχουµε ένα τέτοιο στοιχείο, αλλά σε άλλη θερµοκρα- Στην περίπτωση αυτή, για την σία και µε άλλες συγκεντρώσεις. αντίδραση: Ισχύει η εξίσωση Νernst: Zn (s) + Cu 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Cu (s) E= E o + 2 RT log [ Zn ] + nf [ Cu 2 ] www.ylikonet.gr 8

Το ηλεκτρικό ρεύµ µα και οι πηγές του Όπου Ε το κανονικό δυναµικό του στοιχείου, n ο αριθµός των ηλεκτρονίων στην αντί- δραση (εδώ 2), F η σταθερά του Faraday F = 9.6485309 10 4 +2 C/ mol, ενώ [ Zn ] και [ Cu +2 ] οι συγκεντρώσεις των ιόντων στο διάλυµα. Αξίζει εδώ να επισηµανθεί ότι αν Ε>0, τότε η αντίδραση πραγµατοποιείται προς τα δε- ξιά (όπως έχει γραφτεί), αν Ε<0, τότε πραγµατοποιείται η αντίδραση προς τα αριστερά, ενώ αν Ε=0, το σύστηµα βρίσκεται σε ισορροπία, οπότε: RT nf [ Zn [ Cu + 2 o = log + 2 Όπου Κ c η σταθερά της χηµ µικής ισορροπίας. E ] = ] RT log Kc nf Αν χαλάει η γλώσσα, χαλάει η σκέψη Θρασύβουλος Μαχαίρας. Λέγοντας άνοδος και κάθοδος, αντιλαµβανόµαστε µια άνω-οδό και µια κάτω-οδό, αλλά και ανιόντα, αυτά που πηγαίνουν στην άνοδο, ενώ κατιόντα, αυτά που κινούνται προς την κάθοδο. Αλλά προηγούµενα δίνοντας το στοιχείο Daniell, Zn (s) Zn +2 (aq) Cu +2 Cu (s) Το ηλεκτρόδιο του ψευδαργύρου το ονοµάσαµε άνοδο και είχε κανονικό δυναµικό Ε =- 0,76V, µικρότερο από το κανονικό δυναµικό του χαλκού (Ε =+0,36V), το οποίο ονο- ας συνδέσου- µάστηκε κάθοδος! Γιατί; Μήπως το µπερδέψαµε ή µήπως υπάρχει και κάτι άλλο ακόµη; Ας ξαναπάρουµε τώρα το ίδιο στοιχείο, αλλά στη θέση του βολτοµέτρου, µε µια ηλεκτρική πηγή µε ΗΕ Ε 1 µεγαλύτερη του δυναµικού Ε του στοιχείου. Τότε η στήλη του Cu θα αποκτήσει θετικό δυναµικό και θα ονοµαστεί άνοδος, ενώ του ψευδαργύρου κάθοδος. Ιόντα Ζn +2 κινούνται προς την κάθοδο, όπου παίρνοντας ηλε- www.ylikonet.gr 9

κτρόνια ανάγονται και προσκολλώνται, ενώ ανιόντα SΟ -2 4 κινούνται προς την άνοδο αποσπούν Cu +2, τα οποία συµπαρασύρουν στο διάλυµα, αφήνοντας τα δύο ηλεκτρόνια της εξωτερικής στοιβάδας τους στην στήλη του χαλκού. Έχουµε δηλαδή την αντίστροφη χηµική αντίδραση από αυτήν που πραγµατοποιείται σε ένα γαλβανικό στοιχείο αυθόρµητα. Τώρα όµως έχουµε ένα Ηλεκτρολυτικό στοιχείο ή Βολτάµετρο, όπου µε την αγωγιµότητα ρεύµατος µέσα από το διάλυµα, η πηγή Ε 1 προσφέρει την απαιτούµενη ενέργεια για την πραγµατοποίηση της αντίδρασης: Cu+ΖnSΟ 4 CuSΟ 4 +Ζn ή Cu (s) +Ζn +2 (aq) Cu +2 (aq) +Ζn (s) Αξίζει να τονισθεί ότι στο γαλβανικό στοιχείο- µπαταρία, η χηµική ενέργεια µετατρέπεται σε ηλεκτρική. Στο ηλεκτρολυτικό στοιχείο-βολτάµετρο η ηλεκτρική ενέργεια µετατρέπεται σε χηµική. dmargaris@sch.gr www.ylikonet.gr 10