Sylwia Kanak Michał Sosiński Klasa 3c. 1. Metale o niskim potencjale normalnym są aktywne chemicznie, chętnie pozbywają się swoich elektronów przechodząc.

Prezentacja na temat: "Sylwia Kanak Michał Sosiński Klasa 3c. 1. Metale o niskim potencjale normalnym są aktywne chemicznie, chętnie pozbywają się swoich elektronów przechodząc."— Zapis prezentacji:

1 Sylwia Kanak Michał Sosiński Klasa 3c

2 1. Metale o niskim potencjale normalnym są aktywne chemicznie, chętnie pozbywają się swoich elektronów przechodząc w postaci jonów do roztworu (łatwo utleniają się natomiast trudno się redukują). 2. Metale o dodatnich potencjałach normalnych są bierne chemicznie, tym bardziej im wyższy jest potencjał normalny metalu. Zatem trudno je otrzymać w formie jonowej, łatwo się redukują, a trudno je utlenić. 3. Metal o niższym potencjale normalnym wypiera z roztworu metal o wyższym potencjale, sam natomiast przechodzi do roztworu. Zatem metale o bardziej ujemnych potencjałach mają zdolności redukujące względem innych metali mniej aktywnych 4. Metale aktywne (o ujemnym potencjale normalnym) roztwarzając się w kwasach wypierają z nich wodór 5. Metale o dodatnim potencjale normalnym roztwarzają się tylko w kwasach utleniających (np.stężony H2SO4, HNO3) nie wypierając przy tym wodoru z tych kwasów

3 Siła elektromotoryczna ogniwa zbudowanego z odwracalnego półogniwa badanego, zawierającego jony o jednostkowej aktywności, oraz elektrody wodorowej, której potencjał przyjmuje się za równy 0. Jeśli badana elektroda jest anodą, to jej potencjał jest ujemny, jeśli natomiast jest katodą to jej potencjał jest dodatni. Potencjał standardowy rozumiany jest również jako wkład elektrody do standardowej siły elektromotorycznej ogniwa Po pewnym czasie ustali się tzw. równowaga dynamiczna między fazami, polegająca na wyrównaniu szybkości przechodzenia jonów metalu do roztworu, a szybkością osadzania się jonów z roztworu na metalu Me Me+n + ne

4 Gdzie: E° M n+/ M to standardowy potencjał elektrody R- stała gazowa T – temperatura bezwzgl edna n – współczynnik stechiometryczny elektronów równania połówkowego F – stała Faradaya; F = 96483 C * mol -1 C Mn+ i C M - stężenia postaci utlenionej i zredukowanej metalu Gdzie: E M n+/ M - potencjał elektrody E° - potencjał normalny elektrody R - stała gazowa T - temperatura bezwzględna F - stała Faraday'a = 96 500 kulombów – ładunek potrzebny do zobojętnienia 1 mola 1 wartościowych jonów n - liczba elektronów biorąca udział w elementarnej reakcji elektrodowej a Me n+ - aktywność jonów metalu w roztworze a = C m ·f gdzie C m - stężenie molowe, f - współczynnik aktywności

5 Siła elektromotoryczna ogniwa, E, jest miarą zdolności reakcji ogniwa do spowodowania przepływu elektronów przez obwód. SEM ogniwa definiuje się jako różnicę potencjałów elektrody dodatniej (o wyższej wartości potencjału E katoda ) i ujemnej (E anoda ) dla ogniwa otwartego, czyli takiego, w którym obwód elektryczny nie jest zamknięty, a opór między biegunami ogniwa jest nieskończenie wielki. SEM = E katoda - E anoda = E

6 Stanem standardowym gazu jest czysty gaz pod ciśnieniem 1 atm, a stanem standardowym elektrolitu jest jego roztwór o stężeniu 1mol/dm 3.

7

8

9

10 półogniwo wzorcowe: Półogniwo wodorowe, gdzie drut wykonany z platyny jest opłukiwany gazowym wodorem o ciśnieniu 1013 hPa i zanurzony jest w roztworze zawierającym jony H + o stężeniu 1 mol/dm 3

11 SEM takiego ogniwa jest różnicą potencjałów normalnych obu elektrod. DE o = E o H2 - E o Me Ponieważ potencjał normalnej elektrody wodorowej równa się zeru to zmierzona wartość SEM jest normalnym względnym potencjałem danej elektrody.

12 Elektroda jonoselektywna Półogniwo, w którym membrana jest wykonana ze specjalnego gatunku szkła sodowego. Wewnątrz bańki szklanej znajduje się roztwór o określonej aktywności tych jonów, do którego wprowadzona jest elektroda kalomelowa lub chlorosrebrowa, spełniająca rolę kontaktu elektrycznego. AgCl + e - → Ag + Cl -

13 Budowę elektrody kalomelowej można przedstawić następującym schematem. Hg | Hg 2 Cl 2(s) || KCl Reakcja połówkowa redukcji kalomelu Hg 2 Cl 2(s) + 2e --> 2Hg (c) + 2Cl - (aq) E o = +0,27V

14 Półogniwo wodorowe Półogniwo tlenowe Elektroda tlenowa Clarka jest sensorem do oznaczania tlenu, jakkolwiek wprowadzenie niezbędnych modyfikacji w jej konstrukcji umożliwia opracowanie sensorów do oznaczania innych gazów o własnościach utleniająco redukujących, jak: H 2 S, NO, NO 2, Cl 2, CO. Klasyczna elektroda Clarka jest elektrodą z ciekłym elektrolitem, najczęściej w postaci wodnego roztworu chlorku potasowego. Anoda jest wykonana ze srebra, a katoda z metalu szlachetnego: platyny lub złota. Ag / AgCl( anoda ) : 4Ag +4Cl 4AgCl + 4e - Pt( katoda ) : O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O

15 Półogniwa redox zbudowane z metalu szlachetnego na tyle, aby sam nie reagował. W roztworze znajdują się dwa rodzaje jonów danego pierwiastka na różnych stopniach utlenienia. oks + ne red Platyna Wodny roztwór jonów Fe 2+ i Fe 3+ Anoda - Fe 3+ + e Fe 2+ Katoda – Cu 2+ + 2e - Cu

16

17

18

19 Zn (s) | Zn (aq) 2+ || Cu (aq) 2+ | Cu (s) Zn (s) | Zn (aq) 2+ || Cu (aq) 2+ | Cu (s) W ogniwie Daniella płytka cynkowa zanurzona jest w roztworze siarczanu(VI) cynku, a płytka miedziana zanurzona w roztworze siarczanu (VI) miedzi(II).

20

21

22

23

24

25

26 (-) Ag | AgNO 3 ( c 1 ) || AgNO 3 ( c 2 ) |Ag (+) (-) Ag | AgNO 3 ( c 1 ) || AgNO 3 ( c 2 ) |Ag (+)

27

28

29

30 (-)Zn|NH 4 Cl (aq) MnO 2 |C (+)

31

32 (-) anoda Pb (s) |PbSO 4(s) |H +, H 2 SO 4 - |PbO 2(s) |Pb (s) katoda (+)

33

34 Zastosowania ogniw paliwowych: Energetyka, Sondy i statki kosmiczne Systemy zasilania awaryjnego, Urządzenia mobilne Samochody na wodór, Autonomiczne roboty wykonujące prace serwisowe lub transportowe.

35

36  w zegarkach, kalkulatorach, odbiornikach radiowych,  do zasilania radiowo- telekomunikacyjnych stacji przekaźnikowych, w telefonii komórkowej,  do zasilania znaków drogowych,  do zasilania satelitów.

37  www.lekcja.eduseek.interklasa.pl/~lekcja03/pojecia1.htm  chemia_ogolna.webpark.pl/definicje.htm  www.joannaroga.pl/pologniwa/  home.agh.edu.pl/~wisla/Ogniw_t.pdf  http://www.gdynia.mm.pl/~drake87/drake87/5/51/G/510800 5.html  http://www.piotrchojnacki.pl/nauczyciel/chemia/konspektyc h/lo/ogniwa_jako_zrodla_pradu_gniwo_daniella_potencjal_sta n.pdf  www.oeiizk.edu.pl/chemia/ogniwa/ogniwa1.html  www.chem.uni.torun.pl/~gaudip/.../Sem_04_Elektrochemia. pdf