Потенциалдардың электрохимиялық қатары. Химия, 10 сынып, презентация, 1 сабақ.

Потенциалдардың электрохимиялық қатар №1.

10.3C Тотығу-тотықсыздану реакциялары

Оқу мақсаты

Стандартты электродтық потенциал түсінігін сипаттау

Кілтті сөздер

- Потенциал

- Гальваникалық элемент

- Электрохимиялық тізбек

- Стандартты сутекті электрод

- Металдың стандартты электродтық потенциалы

- Стандартты электродтық потенциал қатары

Таза суға мырыш пластинкасын батырса, оның беткі қабатындағы кристалдық тор көздерінің түйініндегі оң иондарының біразы полюсті су молекулаларының әсерінен үзіліп ерітіндіге өтеді. Иондар ерітіндіде су молекулаларымен ұстасып гидраттанады. Металдың иондарынан айырылған беткі қабатындағы электрондары бос қалып оны теріс зарядтайды. 

Ме0 – n ē + m H2O ↔ Меn+ m H2O

Теріс зарядталған қабат ерітіндідегі оң иондар қабатымен электростатикалық тартылыста болатындықтан, ол иондар қайтадан металл бетіне келіп қонып жатады және бүкіл гидраттанған оң иондар қабаты алысқа кетпей бетке жақын орналасады. Барған сайын металдың беткі қабатының еруі азайып, еріген иондардың қайта келуі молаяды, ақыры жүйедегі металдың еру жылдамдығы мен оның металға қайта келіп қону жылдамдығы теңесіп, тепе-теңдік орнайды.

Металл мен ерітіндінің түйіскен жерінде түзілген қабатты қос электр қабаты деп атайды, қабаттар арасындағы зарядтар айрымын металдың электродтық потенциалы дейді. Әрбір металдың өзіндік электродтық потенциалы болады.

Іс жүзінде суға не электролит ерітіндісіне батырылған кез келген металды электрод деп алуға болады. 

Электродтық потенциал − металл (электрод) мен сұйық фазаның (су немесе электролит ерітіндісі) түйіскен жерінде туатын электростатикалық потенциал. 

Е = q1 − q2 .

Металдарды өздерінің тұзды ерітінділеріне батырғанда металл пластинкасының заряды металл табиғатына байланысты.

Егер металл белсенді болса (Мысалы, Zn металы ZnSO4 ерітіндісінде), онда қайтымды реакцияның бағыты тура бағытта болады, яғни, тотығу бағытына. Пайда болған электродтық потенциал таңбасы «теріс» болып табылады.

Ал белсенділігі төмен металдар (Cu металы CuSO4 ерітіндісінде) үшін реакция тепе-теңдігі кері бағытқа ығысады, яғни, тотықсыздану бағыты бойынша. Пайда болған электродтық потенциал таңбасы «оң».

Сутектік және металл электродтарында жүретін үрдістер келесі теңдеулермен сипатталады:

H+aq + ē  ½(H2) (φoH+/H2= 0 В);

Меn+aq + n ē  Ме0 (φoМеn+/Me, В).

Потенциалдардағы вольт бойынша айырмашылық металдың стандартты электрондық потенциалы болып табылады.

Гальваникалық элемент (ГЭ) – бұл химиялық тотығу-тотықсыздану реакциялары электр энергиясына айналатын қондырғы.

Zn  Zn2+ + 2 ē Cu  Cu2+ + 2 ē .

Тапсырма 1.

Zn металының иондарды ерітіндіге беру қабілеті Cu қарағанда жоғары, сондықтан цинк электродында электрондардың концентрациясы жоғары.

Егер электродтарды сыртқы өткізгішпен байланыстырса, ал ерітінділерді электролитті көпіршемен байланыстырса, онда мырыштағы электрондар мысқа өте бастайды. Бұл ауысу және тепе-теңдікті бұзады. Болып жатқан үрдістер келесі теңдеумен өрнетеледі:

Zn0 – 2 ē → Zn2+ - Тотығу үрдісі (анодта жүреді);

Cu2+ + 2 ē → Cu0 - Тотықсыздану үрдісі (катодта болады.).

ЖАУАПТАР

Анод ол электродтық потенциалы аз металл болып табылады.

Жалпы:Zn0 + Cu2+ → Zn2+ + Cu0

ГЭ электр қозғаушы күші (ЭҚК) катод пен анод арасындағы электродтық потенциалының айырмашылығына тең.

Мыс-мырыш элементінің электрохимиялық тізбегі келесі түрге ие:

(–) Zn│Zn2+║Cu2+│Cu (+)

Анод Катод

Салыстырмалы электродтық потенциалдар

Сондықтан салыстырмалы электродтық потенциалдарды белгілі бір жағдайларда анықтайды және оны стандарттық электродтық потенциалдар деп атайды. Нөлдік потенциал ретінде платинадан жасалған пластинкасы бар стандартты сутектік электрод қабылданған. Ол [H+] = 1 моль/л, T = 298 K (25 oC) және стандартты қысымда H2  (P = 1,01·105 Па (1атм)) орнаған жағдай.

Жартылай реакция теңдеуі:

Н2  - 2е 2Н+

Стандартты электродтық потенциал деп метал пластинкасын өзінің тұзды ерітіндісіне 1 [моль/л] және T = 298 K (t = 25 oC), жағдайда батырғандағы пайда болған және стандартты сутек электродымен салыстырмалы алынған потенциалын айтамыз.

Стандартты электродтық потенциал қатары металл атомдары мен ерітіндідегі иондарының салыстырмалы сипаттамасын жасауға қызмет етеді.

Металдарды стандарттық электродтық потенциалының (φoМеn+/Me) артуы бойынша қатарға орналастыратын болса стандартты электродтық потенциалдар қатары алынады.

Стандартты электродтық потенциалдарды қатарға орналастыру олардың тотықсыздандырғыштық қасиетін және оның ионының ерітіндідегі тотықтырғыштық қасиетін көрсетеді.

Потнциал мәні φoМеn+/Me аз болған сайын металдың тотықсыздандырғыштық қасиеті және ионының тотықтырғыштық қасиеті төмен болып келеді.

Стандартты сутек электроды мен 1л судағы Zn2+ иондары концентрациясы 1 моль/л болып келген ZnSO4 ерітіндісіндегі мырыш электродының потенциалдарының айырымы – 0,76 В.

Бұл мырыш металының қалыпты электродтық потенциалы, оны былайша жазады: Е0 Zn/Zn2+ = −0,76В.

Мырыштың стандартты потенциалы:

Сабақ тақырыбы бойынша кері байланыс:

Не қызықты болды?

Жаңа нені білдік?

Не қиын болды?

Келесі сабақтарға қандай ұсыныстар мен тілектер бар?

Назарларыңызға рахмет!!!

Пайдалы сілтемелер

http://www.wikiwand.com/ru/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%80%D1%8F%D0%B4_%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2

https://nsportal.ru/shkola/khimiya/library/2017/12/24/obobshchayushchiy-urok-po-tememetally

http://schooled.ru/chemistry/admission/120.html

https://phys-chem.ru/himiya/ryad-standartnyih-elektrodnyih-potentsialov-metallov-ili-elektrohimicheskiy-ryad-napryazheniy-neorganicheskaya-himiya-urok-23

https://www.youtube.com/watch?v=ZyNX0jGuJ0o