Szereg napięciowy metali

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 1

Szereg napięciowy metali

Slide 2

Szereg napięciowy metali (inaczej  szereg elektrochemiczny, szereg aktywności  metali) to zestawienie pierwiastków  chemicznych o własnościach metalicznych,  według ich potencjału standardowego E0.  Punktem odniesienia dla tego zestawienia  jest elektroda wodorowa, której potencjał  standardowy przyjmuje się umownie za zero.

Slide 3

Kawałek metalu, włożony  do roztworu zawierającego  jony innego metalu, może  rozpuszczać się,  powodując wydzielanie  tego drugiego metalu z  roztworu. Tak więc blaszka  cynkowa umieszczona w  roztworze soli miedziowej  powoduje odkładanie się  warstwy metalicznej miedzi  w miarę, jak cynk  przechodzi do roztworu.

Slide 4

Blaszka miedziana umieszczona w roztworze  soli cynkowej nie powoduje wydzielania się  metalicznego cynku. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z reakcją  utleniania i redukcji w czasie której cynk przechodzi  do roztworu a miedź wytrąca się w postaci osadu,  którym jest metaliczna miedź. W tym przypadku  możemy napisać, że cynk posiada zdolność  redukowania jonów miedzi Cu2 zgodnie z równaniem. Zn (s)  Cu2(aq)  Zn2(aq)  Cu (s)

Slide 6

Przedstawiona tabela ma swoje praktyczne znaczenie.  A mianowicie wartość potencjału standardowego jest  miarą zdolności utleniającoredukujących pary  utleniaczreduktor. Znak i wartość potencjału  standardowego określają zdolności redukujące  cząstek. Z dodatniego znaku Eo(Cu2Cu), 0,34 V,  wynika, że warunkach standardowych w ogniwie z  elektrodą wodorową miedź jest katodą, czyli miejscem  redukcji. To oznacza, że w warunkach standardowych  miedź jest redukowana przez gazowy wodór: Cu2aq  H2(g)  Cu(s)  2H(aq)

Slide 7

Przeciwnie natomiast ujemny znak Eo(Zn2aq Zn),   0,76 V, wskazuje, że w warunkach standardowych w  ogniwie z elektrodą wodorową cynk jest anodą,  miejscem utleniania. Oznacza to, że warunkach  standardowych cynk redukuje jony wodorowe do  gazowego wodoru: Zn(s)  2H(aq)  Zn2aq  H2(g)

Slide 8

Potencjał reakcji połówkowej jest miarą  zdolności do zajścia tej reakcji połówkowej,  niezależnie od tego, jaka jest druga reakcja  połówkowa reakcji sumarycznej. Potencjał  sumaryczny można obliczyć, sumując  potencjały reakcji połówkowych. Tak  otrzymany potencjał jest miarą zdolności do  zajścia reakcji i jest napięciem zmierzonym  w ogniwie, w którym reakcja ta zachodzi. 

Slide 9

Wnioski wynikające z szeregu napięciowego metali Każdy metal o niższym potencjale normalnym  wypiera z roztworu soli metal o wyższym  potencjale. Poza litowcami i berylowcami. Metale o ujemnych potencjałach normalnych  mogą wypierać wodór. Metale te są metalami  aktywnymi, nazywane czasami nieszlachetnymi. Zn  HCl ZnCl2  H2 Reakcja przebiega tym mniej energicznie, im  bliższy zera jest potencjał normalny metali.

Slide 10

Metale o dodatnich potencjałach  normalnych nie wypierają wodoru z  kwasów. Metale te nazywane są metalami  szlachetnymi. Im bardziej dodatni potencjał normalny  metalu, tym większa jest jego zdolność do  redukcji. Im bardziej ujemny potencjał normalny  metalu, tym większa jest jego zdolność do  ulegania reakcji utlenienia.

Slide 11

Kierunek reakcji redoks Każda reakcja redoks, której  całkowity potencjał jest dodatni, może  zachodzić samorzutnie zgodnie z  zapisem równania. Można to stwierdzić  na podstawie względnego położenia  reakcji połówkowych. Każdy utleniacz  reaguje samorzutnie z dowolnym  reduktorem położonym poniżej tego  utleniacza. I tak I2 reaguje z Cu, H2, Fe,  ale nie utlenia BR, H2O, Cl, itd.

Slide 12

Półogniwo- elektroda zanurzona w roztworze  elektrolitu lub innym przewodniku jonowym.

Slide 13

Standardowa elektroda wodorowa Rys. Elektroda wodorowa Standardowa elektroda  wodorowa składa się z  płytki platynowej pokrytej  warstewką czerni  platynowej, która posiada  właściwość absorbowania  gazowego wodoru.  Nasycona gazowym  wodorem płytka  platynowa nie bierze  bezpośredniego udziału w  reakcji elektrodowej, ale  zachowuje się tak, jakby  była elektrodą wykonaną  z samego wodoru.

Slide 14

Płytka ta zanurzona jest w roztworze mocnego  kwasu o jednostkowej aktywności jonów  wodorowych. Cząsteczki wodoru z płytki  platynowej podobnie jak metale przechodzą w  postaci jonów do roztworu a jednocześnie jony  wodorowe z roztworu ulegają na płytce  platynowej rozładowaniu H2  2H  2e Potencjał elektrodowy takiej właśnie elektrody  wodorowej przyjęto za równy zeru. 

Slide 15

Rys. Schemat standardowej elektrody wodorowej

Slide 16

Potencjał standardowy Potencjał standardowy, standardowy potencjał  półogniwa, E  siła elektromotoryczna ogniwa     zbudowanego z ogniwa badanego, zawierającego  jony o jednostkowej aktywności, oraz elektrody  wodorowej, której potencjał przyjmuje się za równy  0 we wszystkich temperaturach, aby było możliwe  określenie potencjału badanej elektrody (lewa  strona na schematach). 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.

Slide 17

W ogniwie galwanicznym siła  elektromotoryczna ogniwa jest różnicą  standardowych potencjałów elektrod,  obliczaną ze wzoru:                                                   E  potencjał ogniwa  Ekatoda  potencjał katody  Eanoda  potencjał anody 

Slide 18

Dziękuję za uwagę