curs scurt _ stiinte aplicate electrochimie 1

of 24 /24
Introducere in electrochimie Introducere in electrochimie Electrochimia se ocupa de interactiunea dintre Electrochimia se ocupa de interactiunea dintre materie si electricitate, explicand fenomenul materie si electricitate, explicand fenomenul electrochimic pe baza unor legitati din electrochimic pe baza unor legitati din termodinamica, cinetica chimica si fizico-chimia termodinamica, cinetica chimica si fizico-chimia solidului. solidului. Electrochimia consta din doua parti principale: Electrochimia consta din doua parti principale: ionica - care studiaza aparitia ionilor in solutie ionica - care studiaza aparitia ionilor in solutie si interactiunile intre ei sau cu alte particule, si interactiunile intre ei sau cu alte particule, cu fenomenele de transport ale ionilor (difuzie, cu fenomenele de transport ale ionilor (difuzie, migratie, conductie); migratie, conductie); electrodica - care studiaza interfata solid- electrodica - care studiaza interfata solid- solutie: stratul dublu electric, potential de solutie: stratul dublu electric, potential de electrod, celule galvanice, reactii heterogene de electrod, celule galvanice, reactii heterogene de oxido-reducere, surse chimice de energie, oxido-reducere, surse chimice de energie, coroziune si protectie impotriva coroziunii. coroziune si protectie impotriva coroziunii.

Upload: ionut-preda

Post on 22-Oct-2015

138 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Introducere in electrochimie Introducere in electrochimie

Electrochimia se ocupa de interactiunea dintre materie si Electrochimia se ocupa de interactiunea dintre materie si electricitate, explicand fenomenul electrochimic pe baza electricitate, explicand fenomenul electrochimic pe baza unor legitati din termodinamica, cinetica chimica si unor legitati din termodinamica, cinetica chimica si fizico-chimia solidului.fizico-chimia solidului.

Electrochimia consta din doua parti principale:Electrochimia consta din doua parti principale: ionica - care studiaza aparitia ionilor in solutie si ionica - care studiaza aparitia ionilor in solutie si

interactiunile intre ei sau cu alte particule, cu fenomenele interactiunile intre ei sau cu alte particule, cu fenomenele de transport ale ionilor (difuzie, migratie, conductie);de transport ale ionilor (difuzie, migratie, conductie);

electrodica - care studiaza interfata solid-solutie: stratul electrodica - care studiaza interfata solid-solutie: stratul dublu electric, potential de electrod, celule galvanice, dublu electric, potential de electrod, celule galvanice, reactii heterogene de oxido-reducere, surse chimice de reactii heterogene de oxido-reducere, surse chimice de energie, coroziune si protectie impotriva coroziunii.energie, coroziune si protectie impotriva coroziunii.

Conductori Conductori de ordinul I si de ordinul IIde ordinul I si de ordinul II

Conductorii electrici se impart in conductori de ordinul I si Conductorii electrici se impart in conductori de ordinul I si conductori de ordinul II. Conductorii de ordin I sunt conductori de ordinul II. Conductorii de ordin I sunt metalele in stare solida sau topita, la care trecerea metalele in stare solida sau topita, la care trecerea curentului electric se realizeaza prin miscarea curentului electric se realizeaza prin miscarea electronilor liberi de la un atom la altul si nu este insotita electronilor liberi de la un atom la altul si nu este insotita de modificari chimice ale materialului.de modificari chimice ale materialului.

Conductorii de ordinul II sunt solutii de electrolit. In Conductorii de ordinul II sunt solutii de electrolit. In conductorii de ordinul II transportul curentului electric se conductorii de ordinul II transportul curentului electric se realizeaza prin miscarea ionilor pozitivi si negativi. Se realizeaza prin miscarea ionilor pozitivi si negativi. Se numesc solutii de electrolit, solutiile ce contin ioni pozitivi numesc solutii de electrolit, solutiile ce contin ioni pozitivi si negativi.si negativi. Dupa natura lor electrolitii pot fi ionofori Dupa natura lor electrolitii pot fi ionofori sau ionogeni. sau ionogeni.

ElectrolitiElectroliti

Electrolitii ionofori, (purtatori de ioni) sunt Electrolitii ionofori, (purtatori de ioni) sunt substante ce in stare solida formeaza retele substante ce in stare solida formeaza retele cristaline ionice in care ionii sunt mentinuti in cristaline ionice in care ionii sunt mentinuti in pozitie fixa. Prin dizolvare in apa, ionii se pozitie fixa. Prin dizolvare in apa, ionii se desprind, si conduc curentul electric. desprind, si conduc curentul electric.

De exemplu: NaCl, De exemplu: NaCl, Electrolitii ionogeni sunt substante in care atomii Electrolitii ionogeni sunt substante in care atomii

sunt legati in molecule cu legaturi covalente de sunt legati in molecule cu legaturi covalente de natura polara, iar ionii sunt generati prin reactii natura polara, iar ionii sunt generati prin reactii ale acestora cu solventul. De exemplu acid ale acestora cu solventul. De exemplu acid lactic.lactic.

Disocierea electroliticaDisocierea electrolitica

Trecerea electrolitilor sub forma de ioni mobili Trecerea electrolitilor sub forma de ioni mobili prin dizolvare sau topire se numeste disociere prin dizolvare sau topire se numeste disociere electrolitica si are loc anterior si independent de electrolitica si are loc anterior si independent de trecerea curentului electric.trecerea curentului electric.

Constanta de echilibru (Constanta de echilibru (KKee) care caracterizeaza ) care caracterizeaza disocierea electrolitica se numeste constanta de disocierea electrolitica se numeste constanta de disociere (disociere (KKdd). Pentru acizi constanta de ). Pentru acizi constanta de disociere se numeste constanta de acidiatate disociere se numeste constanta de acidiatate ((KKa).a).

CHCH33COOH +HCOOH +H22O O CH CH33COOCOO-- + H + H33OO++

Grad de disociereGrad de disociere

Raportul dintre numarul de molecule disociate in Raportul dintre numarul de molecule disociate in ioni si numarul total de molecule dizolvate se ioni si numarul total de molecule dizolvate se numeste grad de disociere si se noteaza cu numeste grad de disociere si se noteaza cu ; ; gradul de disociere se poate exprima si in gradul de disociere se poate exprima si in procente:procente:

In functie de gradul lor de disociere, electrolitii In functie de gradul lor de disociere, electrolitii se impart in: electroliti slabi (se impart in: electroliti slabi (<5% in solutii 0,1n <5% in solutii 0,1n si chiar mai diluate), electroliti tari (si chiar mai diluate), electroliti tari (=100%), =100%), electroliti de tarie mijlocie (50%>electroliti de tarie mijlocie (50%>>5%).>5%).

RCOOH sunt acizi slabi (exceptie HCOOH ) RCOOH sunt acizi slabi (exceptie HCOOH )

Legea lui Ostwald Legea lui Ostwald

CHCH33COOH +HCOOH +H22O O CH CH33COOCOO-- + H + H33OO++

KKd d = [= [CHCH33COOCOO--] [H] [H33OO+ + ]/ [CH]/ [CH33COOH][HCOOH][H22O]O]

KKa a = [= [CHCH33COOCOO--] [H] [H33OO+ + ]/ [CH]/ [CH33COOH]COOH]

Dar Dar [[CHCH33COOCOO--] = [H] = [H33OO+ + ] = ] = c;c;

Unde c a Conc initiala a CHUnde c a Conc initiala a CH33COOH, din care COOH, din care

la echilibru se scade ce s-a disociat adica la echilibru se scade ce s-a disociat adica cc

Deci Deci KKa a = = 22cc22/ c- / c- c = c = 22c /1- c /1- cc

Activitatea sActivitatea solutiilor de electrolitolutiilor de electrolit

Solutiile de electrolit se caracterizeaza prin Solutiile de electrolit se caracterizeaza prin activitatea ionilor a, care reprezinta abaterea activitatea ionilor a, care reprezinta abaterea comportarii solutiilor de la comportarea solutiilor comportarii solutiilor de la comportarea solutiilor ideale, care nu prezinta asocieri de ioni, deci ideale, care nu prezinta asocieri de ioni, deci sunt disociati total. sunt disociati total. Activitatea, Activitatea, a= f x m, unde unde ff este coeficientul de activitate, iar este coeficientul de activitate, iar mm este este concentratia molara. concentratia molara.

Coeficientul Coeficientul ff ia valori intre 0 si 1. Pentru solutiile ia valori intre 0 si 1. Pentru solutiile cu cu cc0, 0, f f =1, iar pentru celelalte =1, iar pentru celelalte ff<1 scazand <1 scazand pe masura cresterii concentratiei. Pentru solutii pe masura cresterii concentratiei. Pentru solutii cu cu f f =1 activitatea este egala cu concentratia.=1 activitatea este egala cu concentratia.

ConductivitateConductivitate Pentru conductori ordinul I si II, se aplica legea lui Ohm in care R= Pentru conductori ordinul I si II, se aplica legea lui Ohm in care R= l/s, l/s,

unde unde RR rezistenta in ohmi (Ω), l lungimea si s sectiunea conductorului. rezistenta in ohmi (Ω), l lungimea si s sectiunea conductorului.

Marimea inversa rezistentei 1/Marimea inversa rezistentei 1/RR==CC se numeste conductanta si se masoara se numeste conductanta si se masoara in [in [-1-1] iar cea inversa rezistivitatii se numeste conductivitate (1/] iar cea inversa rezistivitatii se numeste conductivitate (1/==) si se ) si se masoara in [masoara in [-1-1cmcm-1-1].].

Pentru electroliti ca si conductori de ordinul II, conductivitatea solutiilor de Pentru electroliti ca si conductori de ordinul II, conductivitatea solutiilor de electrolit reprezinta conductanta unei coloane de 1cm inaltime si o sectiune electrolit reprezinta conductanta unei coloane de 1cm inaltime si o sectiune de 1cmde 1cm22. .

Conductivitate echivalenta este Conductivitate echivalenta este /c ( unde c este conc in echivalenti ) /c ( unde c este conc in echivalenti ) Variatia Variatia cu conc. este de forma clopotului lui Gauss, adica creste cu c cu conc. este de forma clopotului lui Gauss, adica creste cu c

pina la o valoare, iar apoi datorita interactiilor dintre particole incepe sa pina la o valoare, iar apoi datorita interactiilor dintre particole incepe sa scada. ( de ex dupa legea lui Kohlrausch scada. ( de ex dupa legea lui Kohlrausch = A- c= A- c1/2 1/2

Interfete incarcate electricInterfete incarcate electric

Reactiile electrochimice se produc la limita a doua Reactiile electrochimice se produc la limita a doua faze diferite, si consta intr-un transfer de sarcina faze diferite, si consta intr-un transfer de sarcina electrica prin interfata dintre fazele aflate in contact.electrica prin interfata dintre fazele aflate in contact.

InterfataInterfata reprezinta o suprafata de contact cu o alta faza. reprezinta o suprafata de contact cu o alta faza. Interfaza Interfaza este o regiune cu proprietatile modificate fata este o regiune cu proprietatile modificate fata de cele din volumul fazei.de cele din volumul fazei.

O interfata este definita de un strat monoatomic. O O interfata este definita de un strat monoatomic. O interfaza este o regiune care se intinde pe un interval de interfaza este o regiune care se intinde pe un interval de cel putin doua diametre moleculare, pina la mii de cel putin doua diametre moleculare, pina la mii de angstromi (Å); este o regiune intre doua faze, in care angstromi (Å); este o regiune intre doua faze, in care proprietatile nu au atins inca pe cele din volumul fiecarei proprietatile nu au atins inca pe cele din volumul fiecarei faze. faze.

Distributia sarcinilor la interfata metal-Distributia sarcinilor la interfata metal-solutiesolutie

Sistemul Me/MeSistemul Me/Mez+ z+ este un sistem chimic caracterizat de potentialeste un sistem chimic caracterizat de potential

((μμMeMez+)z+)metal metal sisi ((μμMeMez+)z+)solutie . solutie . De exemplu, daca De exemplu, daca ((μμMeMez+)z+)metal metal < < ((μμMeMez+)z+)solutie solutie are loc reducerea Meare loc reducerea Mez+z+ + ze + zeMeMe00 si apare stratul si apare stratul dublu.dublu.

Teoria Teoria stratului dublu Helmholtz-stratului dublu Helmholtz- asemanator asemanator unui condensator plan care are ca o armatura suprafata metalului unui condensator plan care are ca o armatura suprafata metalului

iar cealalta planul ce trece prin centrul sarcinilor din solutie.iar cealalta planul ce trece prin centrul sarcinilor din solutie. Stratul dublu difuzStratul dublu difuz Gouy si Chapman-Gouy si Chapman-datorita agitatiei termice datorita agitatiei termice

sarcinile ce neutralizeaza sarcina metalului se gasesc in mai sarcinile ce neutralizeaza sarcina metalului se gasesc in mai multe planuri.multe planuri.φφelectrod= electrod= φφstrat dublu difuz + strat dublu difuz + φφpotential strat fixpotential strat fixGrosime strat=raza ionilorGrosime strat=raza ionilorC=capacitate strat dublu=2 condensatori legati in serie (un C=capacitate strat dublu=2 condensatori legati in serie (un echivalent strat fix Cechivalent strat fix CH H si unul echivalent strat difuz (Csi unul echivalent strat difuz (Cdd).).

C=CC=CHHCCdd/C/Cdd+C+CHH

1/C=1/C1/C=1/CHH + 1/C + 1/Cdd=C=Cdd+C+CHH/C/CddCCHH

Pt CPt CHH<<C<<Cd d si C=Csi C=CH H (solutii concentrate)(solutii concentrate) Pt diluate CPt diluate CHH>>C>>Cdd, C=C, C=Cdd

Modelul propus de Modelul propus de Grahame si Stern:Grahame si Stern:

Modelul Gouy-Chapman model considera ca ionii nu sunt not Modelul Gouy-Chapman model considera ca ionii nu sunt not immobilizati pe suprafata .immobilizati pe suprafata .

SternStern si si GrahameGrahame, , considera ca o parte substantiala a sarcinii negative considera ca o parte substantiala a sarcinii negative este in balanta cu ioni adsorbiti pe suprafta ( hidratati sau nu ) dar fixati este in balanta cu ioni adsorbiti pe suprafta ( hidratati sau nu ) dar fixati puternic strongly fixed ( strat Stern ) . Sarcina care nu este neutralizata puternic strongly fixed ( strat Stern ) . Sarcina care nu este neutralizata la suprafata , va fi in balanta cu ionii din stratul dublu difuz Astfel la suprafata , va fi in balanta cu ionii din stratul dublu difuz Astfel modelul Stern implica 2 straturi layers, stratul Stern care contine ioni modelul Stern implica 2 straturi layers, stratul Stern care contine ioni fixati la suprafata, si strat Gouy-Chapman layer cu ioni atrasi prin forte fixati la suprafata, si strat Gouy-Chapman layer cu ioni atrasi prin forte slabe la suprafata. made of ions weakly attracted by the surface slabe la suprafata. made of ions weakly attracted by the surface

Model BockrisModel Bockris: se pot adsorbi specific molecule organice, neutre, dipoli : se pot adsorbi specific molecule organice, neutre, dipoli de apa, ioni negativi Clde apa, ioni negativi Cl-- si cationi; si cationi;

sarcina pe cele 2 faze la interfata este egala si de semn contrarsarcina pe cele 2 faze la interfata este egala si de semn contrar

Reactii electrochimice Reactii electrochimice Reactiile chimice eterogene cu participare de electroni Reactiile chimice eterogene cu participare de electroni

(reactii de electrod) sunt reactii de oxido-reducere care (reactii de electrod) sunt reactii de oxido-reducere care au loc la interfata metal (conductor electric)- solutia de au loc la interfata metal (conductor electric)- solutia de

electrolit (conductor ionicelectrolit (conductor ionic).).

Ex: MEx: M+z+z +ze +ze M M reactia de primre de elctroni este proces de reducere iar reactia de primre de elctroni este proces de reducere iar

cea in care se cedeaza electroni este proces de oxidarecea in care se cedeaza electroni este proces de oxidare

Aceste reactii se petrec in pile electrice in mod Aceste reactii se petrec in pile electrice in mod spontan( cu dGspontan( cu dG˂0), sau la electroliza cu aport extern de ˂0), sau la electroliza cu aport extern de energie de la o sursa de curent energie de la o sursa de curent dGdG˃0˃0

Legile electrolizeiLegile electrolizei Faraday a stabilit 2 legi pentru procesul de electrolizaFaraday a stabilit 2 legi pentru procesul de electroliza lege I care stabileste ca masa depusa la electrod9m) in electroliza lege I care stabileste ca masa depusa la electrod9m) in electroliza

este proportionala cu intensitatea curentului(I) si cu timpul in care este proportionala cu intensitatea curentului(I) si cu timpul in care are loc depunerea(t) are loc depunerea(t)

m=k It ;k este echivalent electrochimicm=k It ;k este echivalent electrochimic

Cea de a doua lege expliciteaza echivalentul electrochimic, Cea de a doua lege expliciteaza echivalentul electrochimic, definindu-l ca raportul dintre echivalentrul chimic (E) si numarul lui definindu-l ca raportul dintre echivalentrul chimic (E) si numarul lui lui Faraday (F) care este 96494 Coulomb. lui Faraday (F) care este 96494 Coulomb.

1F reprezinta cantitatea de electricitate ( It) necesara pentru a 1F reprezinta cantitatea de electricitate ( It) necesara pentru a transforma un echivalent gram dintr-o substanta. transforma un echivalent gram dintr-o substanta.

Deoarece E este definit de raportul dintre masa atomica A a Deoarece E este definit de raportul dintre masa atomica A a elementului si numarul de electroni transferati z, elementului si numarul de electroni transferati z,

k=A/zFk=A/zF

Potentialul de electrodPotentialul de electrod Sistemul format din doua faze diferite, incarcate electric, aflate in contact, Sistemul format din doua faze diferite, incarcate electric, aflate in contact,

constituie un constituie un electrodelectrod, iar diferenta de potential ce apare datorita diferentei , iar diferenta de potential ce apare datorita diferentei de incarcare reprezinta de incarcare reprezinta potentialul de electrodpotentialul de electrod..

O faza conducatoare de curent electric este caracterizata de un O faza conducatoare de curent electric este caracterizata de un potential potential internintern sau sau GalvaniGalvani notat cu notat cu Φ si reprezinta lucrul mecanic necesar pentru a Φ si reprezinta lucrul mecanic necesar pentru a aduce o sarcina pozitiva de la infinit in interiorul fazei metalice.aduce o sarcina pozitiva de la infinit in interiorul fazei metalice.

Lucrul mecanic necesar pentru a aduce o sarcina Lucrul mecanic necesar pentru a aduce o sarcina pozitiva de la infinit pe o suprafata (metal sau un pozitiva de la infinit pe o suprafata (metal sau un semiconductor) incarcata cu sarcini electrice = potential semiconductor) incarcata cu sarcini electrice = potential electric Volta electric Volta ( potentialul exterior ) ( potentialul exterior )

Potentialul Volta se masoara ca diferenta de potential Potentialul Volta se masoara ca diferenta de potential in limitele fazei.dar potentialul de suprafata si potentialul in limitele fazei.dar potentialul de suprafata si potentialul Galvani nu se pot masura ; pentru a evita aceasta se Galvani nu se pot masura ; pentru a evita aceasta se foloseste -foloseste -potentialul de echilibru.potentialul de echilibru.

Potential de electrod VoltaPotential de electrod Volta

Lucrul mecanic necesar pentru a aduce o Lucrul mecanic necesar pentru a aduce o sarcina pozitiva de la infinit pe o suprafata sarcina pozitiva de la infinit pe o suprafata (metal sau un semiconductor) incarcata cu (metal sau un semiconductor) incarcata cu sarcini electrice = potential electric Volta sarcini electrice = potential electric Volta ( potentialul exterior )( potentialul exterior )

Potentialul Volta se masoara ca diferenta de Potentialul Volta se masoara ca diferenta de potential in limitele fazei.dar potentialul de potential in limitele fazei.dar potentialul de suprafata si potentialul Galvani nu se pot suprafata si potentialul Galvani nu se pot masura ; pentru a evita aceasta se foloseste -masura ; pentru a evita aceasta se foloseste -potentialul de echilibru.potentialul de echilibru.

Potentialul de echilibruPotentialul de echilibru

potentialul de echilibru potentialul de echilibru care dupa Nernst care dupa Nernst este: este:

==00 + ln a + ln aii RT/z RT/zii F F reprezinta potentialul de electrod reprezinta potentialul de electrod

(potentialul de echilibru), (potentialul de echilibru), 00-potentialul -potentialul standard de electrod (potentialul de standard de electrod (potentialul de echilibru la p =1 at, T=250echilibru la p =1 at, T=250°°C si aC si aii =1; R =1; R este constanta gazelor perfecte in J; F-este constanta gazelor perfecte in J; F-cifra lui Faraday (96500 A.sec); cifra lui Faraday (96500 A.sec);

Seria VoltaSeria Volta

Seria potentialelor standard seria Volta.Seria potentialelor standard seria Volta. Scriind toate potentialele standard in Scriind toate potentialele standard in

ordinea cresterii valorii algebrice se obtine:ordinea cresterii valorii algebrice se obtine: Li... Mg.. Al.....Zn ......Fe .. Li... Mg.. Al.....Zn ......Fe .. Ni ..H......Cu.... Ag ... AuNi ..H......Cu.... Ag ... Au

-3,0 -2,38 -1,66 -0,76 -0,44 -0,23 0 +0,34 +0,79 +1,42-3,0 -2,38 -1,66 -0,76 -0,44 -0,23 0 +0,34 +0,79 +1,42

In seria potentialelor standard (Volta) s-a In seria potentialelor standard (Volta) s-a adoptat ca referinta Hidrogenul cu valoarea 0adoptat ca referinta Hidrogenul cu valoarea 0

Specii de electroziSpecii de electrozi

In functie de natura metalului si solutiei de In functie de natura metalului si solutiei de electrolit electrozii sunt de speta I, II, III.electrolit electrozii sunt de speta I, II, III.

Electrozii de speta IElectrozii de speta I sunt alcatuiti dintr-un sunt alcatuiti dintr-un metal introdus in solutia sarii sale solubile. metal introdus in solutia sarii sale solubile. Incarcarea metalului si solutiei de electrolit se Incarcarea metalului si solutiei de electrolit se produce in urma trecerii unui numar de ioni de produce in urma trecerii unui numar de ioni de metal Mmetal M+z+z de pe metal in electrolit sau invers. de pe metal in electrolit sau invers.

Reactia heterogena de oxido-reducere, Reactia heterogena de oxido-reducere, care are loc este data de relatia: care are loc este data de relatia: MM M M+z +z +ze+ze

Exemple de electrozi de speta IExemple de electrozi de speta I

Exemple de electrozi de speta I sunt Cu/CuSOExemple de electrozi de speta I sunt Cu/CuSO44, Zn/ZnSO, Zn/ZnSO44, Ag/AgSO, Ag/AgSO44, ,

Ni/NiSONi/NiSO44, etc., etc.

Pentru electrodul de Zn/ZnSOPentru electrodul de Zn/ZnSO44 sau Zn/Zn sau Zn/Zn+2+2 este caracteristic echilibrul de este caracteristic echilibrul de

interfata: ; iar potentialul de electrod , potentialul de echilibru aplicand interfata: ; iar potentialul de electrod , potentialul de echilibru aplicand relatia lui Nernst va fi:relatia lui Nernst va fi:

222 ln2

0

// ZnZnZnZnZna

F

RT

Electrozii de gazElectrozii de gaz sunt de asemeni electrozi de sunt de asemeni electrozi de ordinul I. Un electrod de gaz consta dintr-un metal inert, ordinul I. Un electrod de gaz consta dintr-un metal inert, de exemplu platina, cufundat intr-o solutie ce contine de exemplu platina, cufundat intr-o solutie ce contine dizolvat un gaz( de ex. Hdizolvat un gaz( de ex. H22, O, O22, Cl, Cl22) la o anumita presiune ) la o anumita presiune partiala si ionul acestui gaz (ex H+, Cl-, OH-, etc) la o partiala si ionul acestui gaz (ex H+, Cl-, OH-, etc) la o anumita concentratie. anumita concentratie. Expresia lui Nernst folosita va fi: Expresia lui Nernst folosita va fi:

Electrodul de hidrogen.Electrodul de hidrogen.

(Pt)H(Pt)H22/H/H++ sau (Pt)H sau (Pt)H22/HCl/HClEste caracterizat printr-o reactie de tipul:Este caracterizat printr-o reactie de tipul:HH22(sol apoasa) (sol apoasa) 2H (adsorbit pe metal) 2H (adsorbit pe metal) 2H 2H++(sol (sol apoasa)+2e- apoasa)+2e- Expresia potentialului de electrod va fi:Expresia potentialului de electrod va fi:Pentru pHPentru pH22 = 1at si 25 = 1at si 2500°°C C

red

ox

a

a

zF

RTln0

2/1/

2

2ln

H

HHH p

a

F

RT

Electrodul de oxigenElectrodul de oxigen

(Pt)O(Pt)O22/OH/OH-- sau (Pt)O sau (Pt)O22/NaOH/NaOH Este format din oxigen introdus prin barbotare Este format din oxigen introdus prin barbotare

intr-un electrolit ce contine ioni de hidroxil OHintr-un electrolit ce contine ioni de hidroxil OH- - de de exemplu NaOH in care se gaseste o placa de platin exemplu NaOH in care se gaseste o placa de platin platinata. Reactia reversibila de electrod poate fi scrisa platinata. Reactia reversibila de electrod poate fi scrisa astfel:astfel:

Aplicand relatia lui Nernst se obtine urmatoarea expresie Aplicand relatia lui Nernst se obtine urmatoarea expresie

pentru calculul electrodului reversibil de oxigen:pentru calculul electrodului reversibil de oxigen:

OHeOHO 442 22

4/10

//

2

22lg303,2

O

OHOHOOHO p

a

F

RT

Electrozi de speta II si IIIElectrozi de speta II si III (ordinul II)(ordinul II) au forma generala M/MX,X au forma generala M/MX,X-- si reprezentativi sunt electrozii de calomel si reprezentativi sunt electrozii de calomel

Hg/HgHg/Hg22ClCl22, KCl si electrodul de clorura de argint cu lant electrochimic Ag/AgCl, KCl., KCl si electrodul de clorura de argint cu lant electrochimic Ag/AgCl, KCl. Electrozii de ordinul II sunt alcatuiti dintr-un metal (Ag,Hg) imersat intr-o combinatie a Electrozii de ordinul II sunt alcatuiti dintr-un metal (Ag,Hg) imersat intr-o combinatie a

sa greu solubila (AgCl, Hg2Cl2) ce se afla in contact cu o sare solubila cu anion sa greu solubila (AgCl, Hg2Cl2) ce se afla in contact cu o sare solubila cu anion comun (KCl). Ionul care face transferul de sarcina prin stratul dublu electric este comun (KCl). Ionul care face transferul de sarcina prin stratul dublu electric este anionul de clor (Clanionul de clor (Cl--).).

Electrozii redox sunt alcatuiti dintr-un metal inert Electrozii redox sunt alcatuiti dintr-un metal inert cufundat intr-o solutie ce contine doua substante cufundat intr-o solutie ce contine doua substante capabile sa treaca una in alta prin schimb de elctroni. capabile sa treaca una in alta prin schimb de elctroni. Acest schimb de electroni se realizeaza prin intermediul Acest schimb de electroni se realizeaza prin intermediul metalului inert. Exemplu de electrozi redox sunt: metalului inert. Exemplu de electrozi redox sunt: Pt/FePt/Fe+3+3,Fe,Fe+2+2; Pt/Sn; Pt/Sn+4+4,Sn,Sn+2+2 intr-o solutie ce contine ioni de intr-o solutie ce contine ioni de fier trivalenti si bivalenti. Reactia de electrod va fi:fier trivalenti si bivalenti. Reactia de electrod va fi:

FeFe+3+3 +e +e-- Fe Fe+2+2

Electrozi de oxido-reducere Electrozi de oxido-reducere (redox)(redox)

Reactiile de electrod prezentate pentru Reactiile de electrod prezentate pentru electrozii de ordinul I si II sunt reactii electrozii de ordinul I si II sunt reactii heterogene de oxido-reducere.heterogene de oxido-reducere.

Electrozii redox sunt alcatuiti dintr-un metal inert Electrozii redox sunt alcatuiti dintr-un metal inert cufundat intr-o solutie ce contine doua substante cufundat intr-o solutie ce contine doua substante capabile sa treaca una in alta prin schimb de capabile sa treaca una in alta prin schimb de elctroni. Acest schimb de electroni se realizeaza elctroni. Acest schimb de electroni se realizeaza prin intermediul metalului inert. Exemplu de prin intermediul metalului inert. Exemplu de electrozi redox sunt: Pt/Feelectrozi redox sunt: Pt/Fe+3+3,Fe,Fe+2+2; Pt/Sn; Pt/Sn+4+4,Sn,Sn+2+2 intr-o solutie ce contine ioni de fier trivalenti si intr-o solutie ce contine ioni de fier trivalenti si bivalenti. Reactia de electrod va fi:bivalenti. Reactia de electrod va fi:

FeFe+3+3 +e +e-- Fe Fe+2+2

Pile electricePile electrice Dispozitivele alcatuite prin legarea in serie a doi electrozi in care ia Dispozitivele alcatuite prin legarea in serie a doi electrozi in care ia

nastere energie electrica ca urmare a unor reactii de oxido-reducere nastere energie electrica ca urmare a unor reactii de oxido-reducere =celule galvanice (pile electrice) si sunt =celule galvanice (pile electrice) si sunt alcatuite din doi electrozi alcatuite din doi electrozi (conductori de ordinul I) care vin in contact cu electrolitii (conductori de (conductori de ordinul I) care vin in contact cu electrolitii (conductori de ordinul II), permitind transformarea energiei chimice in energie ordinul II), permitind transformarea energiei chimice in energie electrica.electrica.

A (-) A (-) Zn/ZnSOZn/ZnSO44// /CuSO// /CuSO44/ Cu (+)K/ Cu (+)K Pentru ca procesul sa aiba loc substantele active (electrozi si solutii) Pentru ca procesul sa aiba loc substantele active (electrozi si solutii)

trebuie sa fie unite prin electrolit (in interior) si printr-un conductor in trebuie sa fie unite prin electrolit (in interior) si printr-un conductor in exterior. La suprafata de contact electrod-electrolit apare un potential. exterior. La suprafata de contact electrod-electrolit apare un potential.

Daca cei doi electrozi, anodul (unde are loc oxidarea) ZnDaca cei doi electrozi, anodul (unde are loc oxidarea) Zn→Zn→Zn+2+2+2e +2e si catodul (unde are loc reactia de reducere) Cusi catodul (unde are loc reactia de reducere) Cu+2+2+2e +2e →Cu→Cusunt din materiale diferite atunci varaiatia de potential la cei doi electrozi sunt din materiale diferite atunci varaiatia de potential la cei doi electrozi

va fi diferita astfel incat la bornele celulei galvanice apare o diferenta va fi diferita astfel incat la bornele celulei galvanice apare o diferenta de potential, care este cauza trecerii curentului electric prin circuitul de potential, care este cauza trecerii curentului electric prin circuitul exterior.exterior.

E= E= ++- - --