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7、3、1、電極電勢(shì)的產(chǎn)生
在一定條件下,當(dāng)把金屬放入含有該金屬離子的鹽溶液時(shí),有兩種反應(yīng)傾向存在:一方面,金屬表面的離子進(jìn)入溶液和水分子結(jié)合成為水合離子,某種條件下達(dá)到平衡時(shí)金屬表面帶負(fù)電荷,靠近金屬附近的溶液帶正電荷,如圖所示;另一方面,溶液中的水合離子有從金屬表面獲得電子,沉積到金屬上的傾向,平衡時(shí)金屬表面帶正電荷,而溶液帶負(fù)電荷。金屬和金屬離子建立了動(dòng)態(tài)平衡
這樣,金屬表面與其鹽溶液就形成了帶異種電荷的雙電層。
這種金屬表面與其鹽溶液形成的雙電層間的電勢(shì)差稱為該金屬的電極反應(yīng)電勢(shì),簡(jiǎn)稱電極電勢(shì)用符號(hào)表示。金屬越活潑,溶解成離子的傾向越大,離子沉積的傾向越小,達(dá)到平衡時(shí),電極電勢(shì)越低;反之,電極電勢(shì)越高。
電極電勢(shì)的大小不僅取決于電極的性質(zhì),還與溫度和溶液中離子的濃度有關(guān)。不僅金屬及其鹽溶液可以產(chǎn)生電勢(shì)差,不同的金屬、不同的電解質(zhì)溶液之間在接觸面上也可產(chǎn)生電勢(shì)差。前面我們提到的鹽橋的作用就是消除不同液體間的接界電勢(shì)。
7、3、2、標(biāo)準(zhǔn)氫電極和甘汞電極
電極電勢(shì)是一個(gè)重要的物理量。但任何一個(gè)電極其電極電勢(shì)的絕對(duì)值是無(wú)法測(cè)量的(如物質(zhì)的H、G),但是我們可以選擇某種電極作為基準(zhǔn),規(guī)定它的電極電勢(shì)為零,通常選擇標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為基準(zhǔn)。
?將待測(cè)電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成一個(gè)原電池,通過(guò)測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì)就可以求出待測(cè)電極的電極電勢(shì)的相對(duì)值
1.標(biāo)準(zhǔn)氫電極(SHE)
將鉑片表面鍍上一層多孔的鉑黑(細(xì)粉狀的鉑)(鍍鉑黑的目的是增加電極的表面積,促進(jìn)對(duì)氣體的吸附,以有利于與溶液達(dá)到平衡)的鉑片,浸入氫離子濃度為1mol·L-1的酸溶液中(如HCl),在298K時(shí)不斷通人壓力為100kPa的純氫氣流,使鉑黑電極上吸附的氫氣達(dá)到飽和。這時(shí),H2與溶液中H+可達(dá)到平衡:
氫電極的圖示可表示為:
規(guī)定:298K時(shí)標(biāo)準(zhǔn)氫電極的還原電極電勢(shì)為零,即
2、甘汞電極(SCE)
氫電極電極電勢(shì)隨溫度變化改變的很小,這是它的優(yōu)點(diǎn)。但是它對(duì)使用條件卻要求的十分嚴(yán)格,既不能用在含有氧化劑的溶液中,也不能用在含汞或砷的溶液中。因此,在實(shí)際應(yīng)用中往往采用其他電極作為參比電極。參比電極電極中最常用的是甘汞電極。
甘汞電極電極的構(gòu)造如圖所示。這是一類金屬-難溶鹽電極。它由兩個(gè)玻璃管組成,內(nèi)套管下部有一多孔素瓷塞,并盛有汞和甘汞混合的糊狀物,在其間插有作為導(dǎo)體的鉑絲。在其外管中盛有飽和溶液和少量晶體(以保證溶液處于飽和狀態(tài));外玻璃管的最底部也有一多孔素瓷塞。多孔素瓷允許溶液中的離子遷移。甘汞電極的圖示可表示為:
以標(biāo)準(zhǔn)氫電極的還原電極電勢(shì)為為基準(zhǔn),可以測(cè)得飽和甘汞電極的電勢(shì),其值為0.2415V。
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