Электродным потенциалом

2) устранение между контактными элементами гальванической пары. Это важно в том случае, когда соединяются цепи, по которым протекают микротоки. При данном режиме для контактных элементов следует тщательно подбирать материалы, обладающие минимальной разностью электродных потенциалов;

микровольт) учитывают термо-э. д. с., возникающую в зоне контакта. Значения нормальных электродных потенциалов некоторых металлов приведены в табл. 3.4.

Одной из причин быстрого разрушения металлов является коррозия, которая возникает при воздействии влаги на место соединения двух разнородных металлов. Влага с содержащимися в ней газами и солями различных веществ образует электролит. Разнородные металлы при взаимодействии с электролитом по-разному отдают ему свои электроны. Таким образом, в результате взаимодействия двух разнородных металлов и электролита образуется элементарный короткозамкиутый гальванический элемент и по детали проходят токи, значения которых зависят от разности электродных потенциалов двух металлов. При этом металл, имеющий более отрицательный потенциал, ведет себя, как анод в гальванической ванне, и разрушается. Наиболее широко "Применяемые материалы имеют электродные потенциалы в пределах от -—1,55 до +1,5 В.

В силу перечисленных причин нежелательно вводить в соприкосновение две детали, которые изготовлены из металлов с большой разностью электродных потенциалов. Металлы, образующие недопустимые гальванические пары, приведены в табл. 4.1.

разность двух электродных потенциалов, а принимая один из потенциалов за базовый, можно осуществить оценку относительного значения другого потенциала. В электрохимии в качестве базового принимают потенциал так называемого водородного электрода относительно раствора с нормальной активностью водородных ионов. Для осуществления водородного электрода ( 14.1) используют платиновый электрод, на поверхность которого адсорбируют газообразный водород.

Значения электродных потенциалов различных веществ относительно водородного электрода определяются в общем случае свойствами самого вещества и зависят от концентрации и температуры раствора (уравнение Нернста)

Значения нормальных электродных потенциалов лежат в пределах — 3...+3 В.

Если, например, два медных электрода поместить в 0,5 н. раствор CuSO4, то каждый из электродов получит относительно раствора электродный потенциал е0 = + 0,31 В, а разность потенциалов Ш между электродами будет равна нулю. Если теперь электроды подключить к источнику напряжения и постепенно увеличивать ток, то в результате поляризации потенциал анода будет несколько увеличиваться, а потенциал катода падать ( 14.3). Плавный характер изменения электродных потенциалов при малых плотностях тока объясняется явлением диффузии, в результате которой имеет место частичное выравнивание концентраций. Однако, поскольку скорость диффузии раствора ограничена, то при определенных плотностях тока будут использованы все ионы, приносимые к катоду диффузией, и дальнейший рост тока прекратится. Ток начнет возрастать, когда катодный потенциал достигнет значения — 0,82 В, так как в этом случае помимо электролиза CuSO4 начнется электролиз воды и в переносе зарядов на катод примут участие ионы водорода.

Принцип действия гальванических преобразователей рЯ-метров основан на зависимости электродных потенциалов от активности водородных ионов, по которой можно определить свойства, в частности концентрацию, водных растворов. Сущность этого способа заключается в следующем. Молекулы воды частично диссоциируют на ионы водорода Н+ и ионы гидроксилаОН". При этом для дистиллированной воды и нейтральных растворов активность ан+ ионов водорода равна активности йон- ионов гидроксила, для водных растворов кислот ан+ > яон_. и тем больше, чем больше концентрация, а для водных растворов щелочей ан+ < аон— и уменьшается по мере увеличения концентрации. В то же время для данной температуры произведение этих активностей всегда остается постоянным как для воды, так и для водных растворов кислот и щелочей и характеризуется так называемым ионным произведением воды:

Гальванические преобразователи рН-метров. Принцип действия гальванических преобразователей рН-метров основан на зависимости электродных потенциалов (э. д. с. гальванической цепи) от активности водородных ионов. Сущность этого явления заключается в следующем. Молекулы воды частично диссоциируют на ионы водорода Н4" и ионы гидроксила ОРТ". При этом активность ан+ ионов водорода равна активности яон_ ионов гидроксила. Такое же равенство активностей ан+ и яон- справедливо для нейтральных водных растворов. Для водных растворов кислот ан+ > я0н- и тем больше, чем больше концентрация, а для водных растворов щелочей ан+ < аон— и уменьшается с уменьшением концентрации. В то же время произведение этих активностей для данной температуры остается постоянным как для воды, так и для водных растворов кислот и щелочей и определяется так называемым ионным произведением воды:

Значение электродных потенциалов каждого из электродов зависит от материала электрода, концентрации его ионов в растворе, температуры раствора и определяется уравнением Нернста:

Электродные и граничные потенциалы. При погружении металлических электродов в раствор малой концентрации происходит частичное растворение материала электрода в растворе, т. е. переход положительно запяженных ионов металла в раствор и образование на электроде избытка электронов. Электрод заряжается отрицательно относительно раствора. При больших концентрациях раствора на электроде могут выделяться положительные ионы раствора и электрод будет заряжен положительно относительно раствора. Потенциал электрода относительно раствора, в который он помещен, называют электродным потенциалом.

Равновесным электродным потенциалом называется разность потенциалов между электродом -и раствором при установившемся динамическом равновесии. -

4. Что называется равновесным электродным потенциалом? 5.. Расскажите о явлении поляризации.

Электродные потенциалы. При погружении металлического элект-трода в воду или раствор атомы металла в виде положительных ионов частично переходят в раствор. При этом устанавливается подвижное равновесие металл — раствор, на этой границе образуется скачок потенциала и электрод приобретает электрический заряд. Потенциал электрода относительно раствора называется электродным потенциалом. Если ионы металла имеют большую способность к переходу а раствор, то он будет заряжаться отрицательно, но менее, чем в случае погружения в чистую воду. Если же способность ионов переходить в раствор мала, то металлический электрод вначале может приобретать даже положительный потенциал, так как до наступления равновесия ионы могут быстрее осаждаться на металле, чем переходить в раствор. Электродные потенциалы возникают не только на металлических, но и на неметаллических электродах. Практически электродные потенциалы принято определять относительно потенциала нормального «водородного электрода», представляющего собой насыщаемую водородом губчатую пластину — платиновую чернь, помещенную в раствор с активностью водородных ионов, равной единице. Условно потенциал такого электрода считается равным нулю.

Электродным потенциалом называется разность потенциалов, возникающая при погружении металла в электролит, содержащий ионы этого металла, па границе металла с электролитом. Его величина зависит от природы металла и растворите!Я, температуры э аектролита,. активности ионов металла и определяется уравнением Нернста.

Появление разности потенциалов объясняется тем, что вещество электрода под действием химических реакций растворяется в электролите, и положительные ионы электрода переходят в электролит. Преобладание отрицательных зарядов на электроде и положительных зарядов в прилегающих к электроду пограничном слое электролита вызывает появление электрического поля, направленного от электролита к электроду. После того как силы электрического поля уравновесят химические силы, растворение электрода прекратится. Возникает разность потенциалов между электродом и электролитом, которая называется электродным потенциалом.

Простейшая электрохимическая ячейка состоит из дву электродов, разделенных проводником второго рода (ионньн проводником или электролитом). Электродом называют прово; ник первого рода, находящийся в контакте с ионным прово; ником. На границе между этими проводниками возникав скачок потенциала, называемый электродным потенциалом. Н электродах протекают реакции окисления восстановителя (н анодах) и восстановления окислителя (на катодах).

1.2.2. Электродные потенциалы и ЭДС. Как указывалось в § 1.1, элементы и ячейки состоят из двух электродов, каждый из которых характеризуется определенным электродным потенциалом. На многих электродах устанавливается равновесие, при котором скорость реакции электроокисления равна скорости реакции электровосстановления:

Предполагается также, что на диффузию ионов к стенке не влияет избыток заряда в жидкости. Диффузия определяется законами массопереноса через эффективную толщину пленки 6^, на которой концентрация изменяется от Сот в объеме жидкости в турбулентном потоке до Сп на поверхности. Величина С^ постоянна в соответствии с принятым допущением. Концентрация Сп также постоянна. Она определяется электродным потенциалом полуэлемента жидкость — материал стенки. Поскольку в основном ток потока определяется участком трубы, на котором влияние обратного разряда несущественно, второй член выражения (135) опускается.

Детали электронного оборудования, требующие применения расплавленного припоя, почти никогда не изготовляют из алюминия. Незначительное использование алюминия обусловлено большим электродным потенциалом между ним и оловянно-свинцо-вым припоем (1,53 в, см. табл. 21). Так как алюминий не смачивается обычными флюсами, приемлемыми для производства

Если устройство конструируется из разнородных металлов, то для наиболее дешевых и легко заменяемых его элементов (например, крепежных) следует использовать металл с более высоким электродным потенциалом, чем металл несущей конструкции (например, стальной крепеж латунных панелей).