-ELEKTROHEMIJA- OSNOVNI PRINCIPI REDOKS REAKCIJA

Σχετικά έγγραφα
IV RAČUNSKE VEŽBE RAVNOTEŽE U REDOKS SISTEMIMA

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

SADRŽAJ PREDMETA PREDAVANJA ~ PRINCIPI HEMIJSKE RAVNOTEŽE ~ KISELINE, BAZE I SOLI RAVNOTEŽA U VODENIM RASTVORIMA ~ RAVNOTEŽA U HETEROGENIM SISTEMIMA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE (REDOKS REAKCIJE)

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

TRANSFORMACIJE HEMIJSKE ENERGIJE U ELEKTRIČNU - ELEKTROHEMIJA. hemijska reakcija je izvor energije

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Elementi spektralne teorije matrica

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

površina metala se naelektriše negativno u odnosu na rastvor. Metal je jače redukciono sredstvo a njegovi joni slabije oksidaciono sredstvo.

HEMIJSKE RAVNOTEŽE. a = f = f c.

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

OSNOVI ELEKTRONIKE. Vežbe (2 časa nedeljno): mr Goran Savić

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

numeričkih deskriptivnih mera.

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

4.7. Zadaci Formalizam diferenciranja (teorija na stranama ) 343. Znajući izvod funkcije x arctg x, odrediti izvod funkcije x arcctg x.

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

nvt 1) ukoliko su poznate struje dioda. Struja diode D 1 je I 1 = I I 2 = 8mA. Sada je = 1,2mA.

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE (IV semestar modul EKM) IV deo. Miloš Marjanović

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Osnovne veličine, jedinice i izračunavanja u hemiji

7 Algebarske jednadžbe

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

IZVODI ZADACI (I deo)

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

XI dvoqas veжbi dr Vladimir Balti. 4. Stabla

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Operacije s matricama

Kiselo bazni indikatori

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

Elektrokemijski članci

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

HEMIJSKA VEZA TEORIJA VALENTNE VEZE

U unutrašnja energija H entalpija S entropija G 298. G Gibsova energija TERMOHEMIJA I TERMODINAMIKA HEMIJSKA TERMODINAMIKA

Kaskadna kompenzacija SAU

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

5 Ispitivanje funkcija

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

Teorijske osnove informatike 1

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

UKUPAN BROJ OSVOJENIH BODOVA

Klasifikacija blizu Kelerovih mnogostrukosti. konstantne holomorfne sekcione krivine. Kelerove. mnogostrukosti. blizu Kelerove.

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

radni nerecenzirani materijal za predavanja

KVADRATNA FUNKCIJA. Kvadratna funkcija je oblika: Kriva u ravni koja predstavlja grafik funkcije y = ax + bx + c. je parabola.

Kemijska ravnoteža. dr.sc. M. Cetina, doc. Tekstilno-tehnološki fakultet, Zavod za primijenjenu kemiju

5. Karakteristične funkcije

Prvi kolokvijum. y 4 dy = 0. Drugi kolokvijum. Treći kolokvijum

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

1.4 Tangenta i normala

2log. se zove numerus (logaritmand), je osnova (baza) log. log. log =

Univerzitet u Nišu, Prirodno-matematički fakultet Prijemni ispit za upis OAS Matematika

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

MIKRO-NANO FLUIDIKA 8. UVOD U ELEKTROHEMIJU

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

ELEKTRIČNA STRUJA KROZ TEKUĆINE. Elektrolitička disocijacija. čista destilirana voda izolator, uz npr. NaCl bolja vodljivost

Heterogene ravnoteže taloženje i otapanje. u vodi u prisustvu zajedničkog iona u prisustvu kompleksirajućegreagensa pri različitim ph vrijednostima

Računarska grafika. Rasterizacija linije

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Termohemija. C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) H= -393,5 kj

VJEŽBE 3 BIPOLARNI TRANZISTORI. Slika 1. Postoje npn i pnp bipolarni tranziostori i njihovi simboli su dati na slici 2 i to npn lijevo i pnp desno.

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

ISPITNA PITANJA Opšta i neorganska hemija I KOLOKVIJUM. 5. Navesti osobine amfoternih oksida i napisati 3 primera amfoternih oksida.

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

1. zadatak , 3 Dakle, sva kompleksna re{ewa date jedna~ine su x 1 = x 2 = 1 (dvostruko re{ewe), x 3 = 1 + i

18. listopada listopada / 13

Konstruisati efikasan algoritam znači dati skup preciznih uputstava kako doći do rešenja zadatog problema Algoritmi se mogu opisivati:

3. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer ALKENI. Aciklični nezasićeni ugljovodonici koji imaju jednu dvostruku vezu.

MATEMATIKA 2. Grupa 1 Rexea zadataka. Prvi pismeni kolokvijum, Dragan ori

Matematka 1 Zadaci za drugi kolokvijum

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

Rastvori rastvaračem rastvorenom supstancom

Reverzibilni procesi

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

( ) π. I slučaj-štap sa zglobovima na krajevima F. Opšte rešenje diferencijalne jednačine (1): min

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

ASIMPTOTE FUNKCIJA. Dakle: Asimptota je prava kojoj se funkcija približava u beskonačno dalekoj tački. Postoje tri vrste asimptota:

Transcript:

-ELEKTROHEMIJA- OSNOVNI PRINCIPI REDOKS REAKCIJA

ŠTA SU TO REDOKS REAKCIJE? KAKVE SU REDOKS REAKCIJE? REDOKS PO ČEMU SE RAZLIKUJU U ODNOSU NA DRUGE REAKCIJE? Redoks je termin koji označava reakcije u kojima se istovremeno odigrava primanje elektrona (redukcija) i otpuštanje (oksidacija) elektrona. Rastvaranje elementarnog cinka u kiselini je klasičan primer oksido-redukcione reakcije: Zn (s) +2H + Zn 2+ +H 2(g) 0 +1 +2 0

Pravila za oksidacione brojeve i stanja su usvojena, prema konvenciji. Neka od najvažnijih su: 1. Svaki slobodni (nepobuđeni) element bez naelektrisanja ima oksidacioni broj 0. Dvoatomski gasovi kao što su O 2(g) and H 2(g) pripadaju toj kategoriji! 2. Sva jedinjenja imaju ukupno naelektrisanje 0. Oksidaciona stanja, odnosno brojevi svih atoma koji čine jedinjenj kada se saberu mora biti 0. 3. Svaki jon ima oksidacioni broj koji odgovara naelektrisanju tog jona. Poliatomski joni imaju oksidacioni broj koji odgovara celom naelektrisanju tog jona! Joni I, II,i VII (halogeni) grupe P.S.E. i još neki elementi imaju najčešće jedno oksidaciono stanje! 4. Kiseonik u jedinjenjima ima oksidacioni broj 2, osim u peroksidima, gde je naelektrisanje kiseonika 1. 5. Vodonik u jedinjenjima ima najčešće oksidacioni broj +1, osim u hidridima, gde je oksidacioni broj vodonika 1.

KAKO PREPOZNATI REDOKS REAKCIJU? Svaka redoks reakcija odigrava se uz razmenu elektrona! Jedan atom prima elektrone, a drugi istovremeno daje elektrone! Kako ćete najlakše uočiti da li je u pitanju redoks reakcija? Obeležite svaki atom i reaktanta i proizvoda kod hemijske jednačine oksidacionim brojem. Ako se oksidacioni broj menja sa jedne strane u odnosu na drugu, za isti atom, u pitanju je redoks reakcija! Svaka kompletna hemijska jednačina mora imati bar jednu atomsku vrstu koj gubi elektrone i bar jednu atomsku vrstu koja prima elektrone! Gubitak, kao i primanje elektrona će se odraziti na promenu oksidacionih brojeva!

PRIMER Sređivanje redoks reakcije I odrediti oksidacioni broj svakog atoma reaktanta i proizvoda Za reakciju: Ca (s) + O 2(g) CaO (s) Koji učesnici u reakciji menjaju oksidacione brojeve? To su i kalcijum i kiseonik! II Ca 0 Ca +2 atom kalcijuma je otpustio dva elektrona (oksidovao se redukciono sredstvo) III O 0 O -2 atom kiseonika je primio dva elektrona (redukovao se oksidaciono sredstvo) Broj otpuštenih i primljenih elektrona mora biti jednak u hemijskoj reakciji pa prema tome u reakciji moraju učestvovati dva atoma kalcijuma IV Sređena jednačina hemijske reakcije: 2 Ca (s) + O 2(g) 2 CaO (s)

Ravnoteže u redoks sistemima Redoks reakcije su reakcije razmene elektrona. U ovim reakcijama dolazi do promene oksidacionog broja supstanci koje učestvuju u procesu oksidacije (otpuštanja elektrona) i redukcije (primanja elektrona). Redukciona supstanca, Red, se oksiduje otpuštajući elektrone, oksidaciona supstanca, Ox, se redukuje primajući elektrone. U redoks reakcijama učestvuju konjugovani parovi redukcionih i oksidacionih supstanci: Red 1 Ox 1 + ne Ox 2 + ne Red 2 Red 1 + Ox 2 Ox 1 + Red 2

Hemijske redoks reakcije su spontane reakcije redukcionih i oksidacionih supstanci u reakcionom medijumu: tečnom ili gasovitom. Elektrohemijske redoks reakcije su reakcije koje se odigravaju posredstvom metalnih elektroda: anode na kojoj se odigrava proces oksidacije i katode na kojoj se odigrava proces redukcije: Anoda: Red 1 Ox 1 + ne Katoda: Ox 2 + ne Red 2 Red 1 + Ox 2 Ox 1 + Red 2

Koncentracije supstanci koje učestvuju u redoks reakcijama mogu se odrediti merenjem potencijala elektroda uronjenih u rastvore elektrolita. Elektrode i elektrolit čine elektrohemijski spreg. Vezu između elektrohemijskog potencijala, E ox/red, i koncentracije, c, nekog redoks para u rastvoru daje Nernstova jednačina (W. Nernst). Za neku elektrohemijsku reakciju redukcije: Ox + ne Red, Nernstova jednačina ima oblik: E = E Θ ox / red ox / red RT nf ln c c red ox

gde je: E θ ox/red - standardni potencijal elektrohemijske reakcije, V; RT/F - konstanta, gde je R = 8,315 J/mol K, T = 298,1 K, F = 9,65 10 4 C/mol; prelaskom sa prirodnog logaritma na dekadni logaritam, konstanta dobija brojnu vrednost 0,059; n - broj elektrona koji učestvuju u reakciji; c red ; c ox - koncentracije supstanci u redukovanom i oksidovanom obliku. Nernstova jednačina dobija sledeći oblik: E = E Θ ox / red ox / red 0,059 n log c c red ox

1. Napisati Nernstovu jednačinu za polureakcije redukcije a) Fe 3+ i b) MnO 4- jona. Rešenje: a)fe 3+ + e Fe 2+ E(Fe 3+ /Fe 2+ )=E θ (Fe 3+ /Fe 2+ )-0,059 log b)mno 4 - + 8H + + 5e Mn 2+ + 4H 2 O E(MnO 4- +8H + /Mn 2+ +4H 2 O)=E θ (MnO 4- +8H + /Mn 2+ +4H 2 O)-

Walther Hermann Nernst Nemački fizičar koji je poznat po svojim izučavanjima teorije o hemijskom afinitetu i izračunavanjima koja se baziraju na primeni III zakona termodinamike, za koja je dobio Nobelovu nagradu 1920 godine. Nernst je osnivač moderne fizičke hemije, a bavio se i dao značajan doprinos u oblasti elektrohemije, termodinamike, hemije čvrstog stanja i fotohemije. Walther Hermann Nernst (25 jun 1864-18 novembar 1941) Poznat je po Nernstovoj jednačini!

Pomoću Nernstove jednačine se može izračunati elektrodni potencijal Za svaku elektrodu karakterističan je elektrodni potencijal i elektrodna reakcija koja se odigrava na granici faza, a koja se može prikazati sledećom jednačinom: M z+ + ne - M Pomoću Nernstove jednačine se može izračunati elektrodni potencijal.

IZRAČUNAVANJE KARAKTERISTIČNIH VELIČINA REDOKS REAKCIJA POMOĆU NERNSTOVE JEDNAČINE Nernstova jednačina omogućava izračunavanje sledećih veličina bitnih za hemijske i elektrohemijske redoks procese: elektrodnih potencijala, koncentracije jona na osnovu elektrodnog potencijala, elektromotornih sila, tipa elektrohemijskog sprega, smera redoks reakcija u spregovima, određivanje konstanti ravnoteže na osnovu izmerenih EMS spregova i praćenje toka redoks titracija.

Elektrohemijski niz elemenata Ako se elementi poređaju po porastu standardnog elektrodnog potencijala dobija se elektrohemijski niz ili naponski red (Voltin niz). Nula elektrodnog potencijala, odgovara potencijalu standardne vodonične elektrode.

Elektrodni potencijal-definicija Elektrodni potencijal, E, predstavlja razliku potencijala na dodiru metala (čvrste faze) i rastvora (tečne faze). Standardni elektrodni potencijal, E θ, je konstantna vrednost, a predstavlja potencijal koji se uspostavlja na elektrodi uronjenoj u rastvor jona čija je aktivnost, a= 1,00.

Elektroda-funkcija i tipovi elektroda Elektroda ima funkciju: katode (ukoliko se na njima odigrava redukcija) ili anode (ukoliko se na njima odigrava oksidacija). Elektrode mogu da budu: indikatorske, kada potencijal elektrode direktno zavisi od koncentracije jona u rastvoru, i referentne koje imaju nezavisan, konstantan potencijal. Indikatorske elektrode su: vodonična (H+-jon), staklena (H+-jon), srebrova (Ag+-jon) i druge. Referentne elektrode su: zasićena kalomelova elektroda, ZKE; standardna vodonična elektroda, SHE; srebrosrebrohloridna elektroda, Ag/AgCl i druge.

2. ZADATAK Izračunati vrednost ravnotežnog elektrodnog potencijala redukcije Ag + -jona, E(Ag + /Ag), koja se odigrava na srebrovoj elektrodi: Ag Ag + (c= 2,00 10-2 mol/dm 3 ). Podatak: E θ (Ag + /Ag)= 0,80 V Polureakcija redukcije Ag+-jona: Ag + (aq) + e Ag(s).

Rešenje: Ag + (aq) + e Ag(s). E(Ox/Red) = E θ (Ox/Red) 0,059 n log [ Re d] [Ox] E(Ag + /Ag) = E θ (Ag + /Ag) 0,059 log E = E θ (Ag + /Ag) + 0,059 log [Ag + ] = 0,800 + 0,059 log (2,00 10-2 ) = 0,699 V

3. ZADATAK Izračunati vrednost ravnotežnog elektrodnog potencijala staklene indikatorske elektrode, E ind, uronjene u rastvor neke kiseline, ako je ph rastvora 2,00. Podatak: E θ (2H + /H 2 )= 0,00 V; c(h 2(g) =1)

Rešenje: 2H + (aq) + 2e H 2 (g). E(Ox/Red) = E θ (Ox/Red) E ind = E(2H + /H 2 ) E(2H + /H 2 )=E θ (2H + /H 2 ) log log = 0,00 + 0,059 log [H + ]= -0,059 ph E ind = -0,059 2,00 = -0,118 V

Izračunavanje koncentracije jona na osnovu elektrodnog potencijala 4. ZADATAK Izračunati koncentraciju Zn 2+ -jona, ako je izmeren elektrodni potencijal cinka uronjenog u rastvor cinkove soli, E (Zn 2+ /Zn)= -0,801 V. Podatak: E θ (Zn 2+ /Zn)= -0,76 V

Rešenje: Zn 2+ (aq) + 2e Zn(s) E(Ox/Red) = E θ (Ox/Red) 0,059 n log [ Re d] [Ox] 0,059 E(Zn 2+ /Zn) = E θ ( Zn 2+ /Zn) 2-0,801 = -0,76 + 0,0295 log [Zn 2+ ] [Zn 2+ ] = 5,00 10-2 mol/dm 3. log 1 [Zn 2+ ]

Elektromotorna sila, EMS Elektromotorna sila, EMS, predstavlja razliku elektrodnih potencijala elektroda unutar elektrohemijskog sprega. Elektrohemijska ćelija ili spreg je uređaj koji se sastoji od dve metalne elektrode uronjene u rastvor odgovarajućeg elektrolita a odvojene su polupropustljivim pregradama.

Elektrohemijska ćelija ili spreg Elementi sprega prikazuju se u skladu sa tačno utvrđenim standardima i dogovorima. Anoda se nalazi sa leve strane, a katoda s desne strane simbolično prikazanog sprega. Jedna okomita crta označava dodir čvrste i tečne faze (elektrode i elektrolita), dve okomite crte označavaju razdvojenost katodnog i anodnog prostora. Uobičajeno je da bude naveden sastav elektrolita i koncentracija elektrolita u mol/dm 3. Najopštije neki spreg se može predstaviti na sledeći način: Anoda, A (-) Elektrolit: Me 1 n+, c(me 1 n+ ) Elektrolit: Me 2 n+, c(me 2 n+ ) (+) K, katoda Elektromotorna sila, EMS Elektromotorna sila sprega se može izračunati kao: EMS = E katode - E anode EMS = E desna - E leva

5. Izračunati elektromotornu silu sprega koji se naziva Danijelov spreg (prikazan shematski na slici): Zn ZnSO 4, c(zn 2+ ) = 1,00 CuSO 4, c(cu 2+ )= 1,00 Cu Podaci: E θ (Zn 2+ /Zn)= -0,76 V; E θ (Cu 2+ /Cu)= 0,34 V Rešenje: Anoda (-) Zn ZnSO 4, (c(zn 2+ )= 1,00) CuSO 4, (c(cu 2+ )= 1,00) Cu (+) Katoda Redoks reakcije koje se odigravaju unutar sprega su: Zn 2+ (aq) + 2e Zn(s) Cu 2+ (aq) + 2e Cu(s) EMS = {E θ (Cu 2+ /Cu) + 0,059 log[cu 2+ ]} {E θ (Zn 2+ /Zn) + 0,059 log[zn 2+ ]} 2 2 EMS = E θ (Cu 2+ /Cu) - E θ (Zn 2+ /Zn) = +0,34 - (-0,76) = +1,10 V

Tip elektrohemijskog sprega Postoje dva tipa elektrohemijskih spregova: galvanski i elektrolitički. Galvanski su oni u kojima se elektrohemijske redoks reakcije odigravaju spontano, ovi spregovi predstavljaju hemijski izvor struje. Elektromotorna sila, EMS ovih spregova ima pozitivan predznak. Elektrolitički spregovi su oni u kojima se redoks reakcija ne odigrava spontano već se ostvaruje primenom spoljnjeg izvora struje, oni troše električnu energiju. EMS ovih spregova ima negativan predznak. Prethodni primer, Danijelov spreg, ima pozitivan predznak elektromotorne sile, EMS = +1,10 V, to potvrđuje da je ovaj spreg galvanski spreg.

Izračunavanje tipa elektrohemijskog sprega Ukoliko EMS sprega napisanog u standardnom obliku, ima pozitivan predznak, spontan je proces oksidacije na anodi i redukcije na katodi. Ukoliko EMS sprega napisanog u standardnom obliku, ima negativan predznak to znači da se radi o elektrolitičkoj ćeliji i da se reakcije odigravaju u smeru suprotnom od pretpostavljenog.

5. Izračunati: elektromotornu silu sprega, odrediti tip sprega i odrediti smer redoks reakcije. Ag AgI(s), HI, c(i - )= 2,00 10-2 mol/dm 3 HI, c(h + )= 2,00 10-2 mol/dm 3 c(h 2(g) =1) Staklena Podaci: E θ (2H + /H 2 )= 0,00 V, E θ (AgI/Ag + +I - )= -0,15 V Rešenje: EMS = E katode - E anode K: 2H + (aq) + 2e H 2 (g) A: AgI(s) + e Ag(s) + I - (aq)

Rešenje: EMS = E katode - E anode K: 2H + (aq) + 2e H 2 (g) A: AgI(s) + e Ag(s) + I - (aq) 0,059 2 1 [H ] EMS ={E θ (2H + /H 2 ) - log + 2 } {E θ (AgI/Ag+I - ) -0,059log[I - ]} EMS ={E θ (2H + /H 2 ) + 0,059log [H + ]} {E θ (AgI/Ag+I - ) - 0,059log[I - ]} EMS = (0,00 + 0,059log (2,00 10-2 ) - (-0,15-0,059log(2,00 10-2 )=-0,050V Znak minus: spreg je elektrolitički. Smer reakcije: Ag(s) + I - (aq) + 2H + (aq) AgI(s) + H 2 (g)

6.Izračunati elektromotornu silu sprega, odrediti tip sprega i odrediti smer redoks reakcije. Ag AgI(s), HI, c(i - )= 2,00 10-2 mol/dm 3 Hg 2 Cl 2 (s), KCl(zasićen), Hg Podaci: E (ZKE)= 0,24 V, E θ (AgI/Ag + +I - )= -0,15 V Rešenje: Ovaj spreg se može napisati i u sledećem obliku: Ag AgI(s), HI, c(i - )= 2,00 10-2 mol/dm 3 ZKE EMS = E katode - E anode K: Hg 2 Cl 2 (s) + 2e 2Hg( ) + 2Cl - (aq) E(Hg 2 Cl 2 /2Hg+2Cl - )=E(ZKE) = 0,24 V A: AgI(s) + 2e Ag(s) + I - (aq) E θ (AgI/Ag+I - ) = -0,15 V

Rešenje: Ovaj spreg se može napisati i u sledećem obliku: Ag AgI(s), HI, c(i - )= 2,00 10-2 mol/dm 3 ZKE EMS = E katode - E anode K: Hg 2 Cl 2 (s) + 2e 2Hg( ) + 2Cl - (aq) E(Hg 2 Cl 2 /2Hg+2Cl - )=E(ZKE) = 0,24 V A: AgI(s) + 2e Ag(s) + I - (aq) E θ (AgI/Ag+I - ) = -0,15 V EMS= E(ZKE) - {E θ (AgI/Ag + +I - ) - 0,059 log[i - ]} EMS= 0,24 [-0,15-0,059 log(2,00 10-2 )] = +0,289 V = +0,29 V Znak plus: spreg je galvanski. Smer reakcije: Ag(s) + I - (aq) + Hg 2 Cl 2 (s) AgI(s) + 2Hg(l) + 2Cl - (aq)

7. Za spreg: Pb Pb 2+ (aq), (1,00 mol/dm 3 ) Ag + (aq), (1,00 mol/dm 3 ) Ag odrediti smer odigravanja redoks reakcije: Pb(s)+ 2Ag + (aq) Pb 2+ (aq) + 2Ag(s), Pretpostaviti da se sve supstance nalaze u standardnim uslovima. Podaci: E θ (Pb 2+ /Pb)= -0,13 V; E θ (Ag + /Ag)= +0,80 V

Rešenje: A: Pb(s) - 2e Pb 2+ (aq) K: Ag + (aq) + e Ag(s) EMS = E katode - E anode =0,80-(-0,13) = 0,93 V Smer reakcije: Pb(s) + 2Ag + (aq) Pb 2+ (aq) + 2Ag(s).

8. Ako se u rastvor koji sadrži Fe 2+ i Cd 2+ - jone koncentracije 1,00 mol/dm 3 urone elektrode od gvožđa da li će doći do redukcije kadmijuma? Podaci: E θ (Fe 2+ /Fe)= -0,44 V; E θ (Cd 2+ /Cd)= -0,40 V

Rešenje: A: Fe(s) - 2e Fe 2+ (aq) K: Cd 2+ (aq) + 2e Cd(s) EMS = E katode - E anode = -0,40 (-0,44) = 0,04 V Smer reakcije: Fe(s) + Cd 2+ (aq) Fe 2+ (aq) + Cd(s) Dolazi do redukcije kadmijuma.

9. Ako se u rastvor CuSO 4 koncentracije 0,100 mol/dm 3 uroni elektroda cinka kolika će biti koncentracija jona Zn 2+ u rastvoru na kraju redoks reakcije? Podaci: E θ (Zn 2+ /Zn)= -0,763 V; E θ (Cu 2+ /Cu)= 0,337 V

Rešenje: E θ (Cu 2+ /Cu) + log[cu 2+ ] = E θ (Zn 2+ /Zn) + log[zn 2+ ]

Konstante ravnoteže redoks reakcija Ravnotežne redoks reakcije koje se odigravaju u vodenim rastvorima definisane su konstantama redoks sistema, K. Stanje ravnoteže nastaje u momentu kada se izjednače potencijali učesnika u redoks reakciji, odnosno kada je E 1 = E 2 = E. Za reakciju: Red 1 + Ox 2 Ox 1 + Red 2 1 2 konstanta ravnoteže K =, može da se izračuna na osnovu Nernstove jednačine: log K = [Ox ][ Re d [ Re d 1 ][Ox n θ θ 2 (E1 E 0,059 log K = gde je: n- broj razmenjenih elektrona u redoks reakcijama, E 1θ - standardni potencijal oksidacione supstance, a E 2θ - standardni potencijal redukcione supstance. 2 ] ] ) θ ili θ n( E ox E red ) 0,059

ZADATAK 10. Izračunati konstantu reakcije oksidacije gvožđa kalijum-permanganatom: 5Fe 2+ (aq) + MnO 4- (aq) + 8H + (aq) 5Fe 3+ (aq) + Mn 2+ (aq) + 4H 2 O. Podaci: E θ (MnO 4- +8H + /Mn 2+ +4H 2 O)=1,51 V; E θ (Fe 3+ /Fe 2+ )=0,77 V Rešenje: K=, log K = = 62,7=> K = 5,0 10 62.

ZNAČAJ I PRIMENA ELEKTROHEMIJSKIH SPREGOVA I BATERIJE II KOROZIJA

Baterije Ćelija ili spreg u kome se prenos elektrona dešava preko spoljašnjeg provodnika a ne direktnim kontaktom između reaktanata. To je baterija koja se svakodnevno koristi. EMS u kojem se odvija pretvaranje hemijske energije u električnu.

Baterije Baterije su mali prenosni elektrohemijski izvori energije koje se sastoje od jedne ili više galvanskih ćelija. Obična baterija od 1,5 V se sastoji od jedne galvanske ćelije Ako se više galvanskih ćelija redno vežu tada se dobija napon koji je jednak zbiru napona svih ćelija. Primer za ovakav tip baterija su olovni akumulatori.

Baterije Teško je konstruisati dobru bateriju. EMS baterije zavisi od katodne i anodne polureakcije, a vek trajanja baterije od količine tih supstanci u bateriji. Treba osmisliti kako razdvojiti katodni i anodni prostor. Konstrukcija baterije zavisi i od njene namene. Akumulatori za automobile moraju da obezbede jaku struju u veoma kratko periodu (dok auto ne upali) i ne moraju biti mali i laki. Baterije koje se ugradjuju u pejsmekere moraju da obezbede slabu struju duži vremenski period i moraju biti male i lake.

Baterije olovni akumulator Akumulator od 12 V se sastoji od šest galvanskih ćelija vezanih redno sa naponom od 2 V. Katoda se sastoji od olovo(iv) oksida a anoda od čistog olova. Obe elektrode su uronjene u sumpornu kiselinu. Elektrodne reakcije tokom pražnjenja su: Standardna EMS ove reakcije je:

Baterije olovni akumulator Reaktanti (PbO 2 i Pb) služe kao elektrode. Pošto su čvrsti nema potrebe za odvajanjem katodnog i anodnog prostora. Jedini načini da reaktanti dođu u kontakt je da se elektrode dodirnu kada se jedna ploča iskrivi, akumulator se tada baca. Tokom pražnjenja nastaje čvrsti PbSO 4 koji se taloži na elektrodama. Dobra stvar je što su svi reaktanti (Pb, PbO 2 i PbSO 4 ) čvrsti tako da EMS ćelije ne zavisi od njihove koncentracije što omogućava da akumulator daje konstantnu EMS tokom duže vremena. EMS zavisi jedino od koncentracije sumporne kiseline koja se smanjuje tokom pražnjenja.

Baterije olovni akumulator Olovni akumulatori se mogu puniti (iz generatora, odnosno motora kad automobili radi). Tada nastaju Pb, PbO 2 i H 2 SO 4.

Baterije alkalne baterije Danas se najviše proizvode. Anoda je od praškastog cinka a katoda od MnO 2 i grafita. Elektrolit je koncentrovani rastvor KOH (zato se zovu alkalne) Katodni i anodni prostor odvojeni polupropustljivom membranom Reakcija je: EMS ove reakcije je 1,55 V. Ne mogu se puniti.

Korozija Skoro svi metali se oksiduju vazdušnim kiseonikom pri sobnoj temperaturi dajući okside. Ovaj proces se naziva korozija. Najviše štete prouzrokuje korozija gvožđa. To je elektrohemijski proces. Standardni redukcioni potencijal gvožđa manje je pozitivan od kiseonika, gvožđe se može oksidovati vazdušnim kiseonikom.

Korozija Jedan deo predmeta od gvožđa služi kao anoda i tu Fe prelazi u Fe 2+. Elektroni putuju kroz metal do drugog dela predmeta koji služi kao katoda gde se dešava redukcija kiseonika. Prilikom redukcije troše se H + joni tako da se korozija može sprečiti povećanjem ph vrednosti rastvora (gvožđe u kantaktu sa rastvorom koji ima ph iznad 9 neće korodirati).

Korozija Nastali Fe 2+ joni se dalje oksiduju vazdušnim kiseonikom i daju hidratisani gvožđe(iii)-oksid poznatiji kao rđa. Katoda je bogato kiseonikom rđa se veoma često nalazi na katodi (a ne na anodi na mestu sa koga su potekli joni gvožđa).

Korozija metala = elektrohemijsko trošenje metala uvek se više troši metal s negativnijim elektrodnim potencijalom

Rđanje gvožđa je spor proces

Zaštita od korozije 1. dodavanje inhibitora (npr. anodni -oksidansi koji stvaraju oksidni sloj na površini ili katodini sprečavaju dovod kiseonika na katodnu površinu). 2. katodna zaštita metal koji treba zaštititi spoji se s većim blokom metala elektronegativnijeg elektrodnog potencijala pa se taj trošiti (pr. Mg koji štiti Fe). 3. eloksiranjem elektrolitička oksidacija. Tako nastaje oksidni sloj koji čvrsto prijanja uz podlogu (Al). 4. galvanizacija presvlačenje metala drugim metalom (kromiranje, poniklavanje, pobakrivanje, pocinčavanje, pozlaćivanje).