1 Klasyfikacja półogniw i ogniwaPółogniwa odwracalne względem kationu, Półogniwa odwracalne względem anionu, Półogniwa redoks, Ogniwo, Siła elektromotoryczna ogniwa (SEM) Równanie Nernsta

2 Półogniwa elektrochemicznePółogniwo – układ składający się z elektrody wraz z otaczającym ją roztworem elektrolitu Potencjał półogniwa – różnica potencjałów elektrochemicznych na granicy zetknięcia się przewodników I i II rodzaju Przewodnik I rodzaju – metale, stopy metali, grafit Przewodniki II rodzaju – wodne roztwory elektrolitów lub elektrolity stopione

3 Standardowy potencjał półogniwa, anoda, katodaStandardowy potencjał półogniwa (Eo) – siła elektromotoryczna ogniwa utworzonego ze standardowego półogniwa wodorowego i półogniwa badanego, w którym stężenia jonów wynoszą 1mol/dm3 Anoda (-) – elektroda, na której zachodzi proces utlenienia: Red1  Utl1 + ze- Katoda (+) – elektroda, na której zachodzi proces redukcji: Utl2 + ze-  Red2

4 Półogniwo odwracalne względem kationu – półogniwa metaliczne i wodoroweBudowa Schemat i opis Reakcja elektrodowa e- Me [Mez+(aq)] Me(s) | Mez+(aq); Me – metal, Mez+(aq) – roztwór soli tego samego metalu Mez+(aq) + ze-  Me(s) H2 p= 1013hPa [H+] = 1mol/dm3 Pt (Pt)H2 | H+(aq) Pt – platyna pokryta czernią platynową H+ - roztwór kwasu solnego H2(g) ↔ 2H+(aq) + 2e-

5 Półogniwa odwracalne wobec anionuBudowa Schemat i opis Reakcja elektrodowa Gazowe X2 p = 1013hPa [X-(aq)] = 1mol/dm3 Pt (Pt)X2 | X-(aq); Pt – platyna, X2(g) – np. Cl2, X-(aq) – elektrolit zawierający aniony X- (np. Cl-) X2(g) + 2e- ↔ 2X-(aq) Zbudowane z metalu pokrytego trudno rozpuszczalną solą e Me e- MeX [X-(aq)] Me | MeX | X-(aq); Me – metal, MeX – trudno rozpuszczalna sól metalu Me, [X-(aq)]- sól rozpuszczalna zawierająca anion X- MeX + e- ↔ Me(s) + X-(aq)

6 Półogniwo redoks Budowa Schemat i opis Reakcja elektrodowa e- Utl1(ag)Me Red1(aq) Me | Utl1(aq), Red1(aq); Me – metal szlachetny, Utl1(aq), Red1(aq) – roztwór zawierający jony tego samego pierwiastka na różnych stopniach utlenienia , Utl1(aq) – na najwyższym stopniu utlenienia, Red1(aq) – na najniższym stopniu utlenienia Utl1(aq) + ze- ↔ Red1(aq)

7 Budowa i schemat ogniwaOgniowo – układ utworzony przez połączenie bezpośrednie dwóch lub za pomocą klucza elektrolitycznego dwóch różnych półogniw i spełniających warunek : po połączeniu półogniw zewnętrznym przewodnikiem metalicznym następuje przepływ elektronów (przepływ prądu elektrycznego). Anoda(-) Katoda (+) Red Red2 Utl1(aq) Klucz Utl2(aq) anoda | elektrolit anodowy || elektrolit katodowy | katoda (-) Red1 | Utl1 || Utl2 | Red2 (+) Klucz elektrolityczny łączy roztwory obu półogniw obniżając potencjał dyfuzyjny (skok potencjału powstały na granicy zetknięcia się roztworu o różnych stężeniach), jest to U – rurka wypełniona roztworem KCl w agar-agarze. V

8 Siła elektromotoryczna ogniwa – SEM (∆E) [V]Siła elektromotoryczna (napięcie między biegunami) jest równa różnicy potencjałów półogniw ogniwa otwartego (niepracującego) SEM = EVK – EVA EVK – potencjał wyższy katody, EVA – potencjał niższy anody. Standardowy potencjał półogniwa Eo [V] – to SEM ogniwa zbudowanego ze standardowego półogniwa wodorowego oraz standardowego półogniwa badanego {stężenia wszystkich reagentów są równe jedności, dla gazów p = 1013hPa, T = 298K (25oC)}

9 Równanie Nernsta Umożliwia obliczenie przybliżonej wartości potencjału półogniwa EV w warunkach odmiennych od warunków standardowych Eov – potencjał standardowy półogniwa, z – liczba elektronów biorących udział w reakcji redoks + : dla półogniw odwracalnych względem kationu, półogniwa metalowe i wodorowe, - : dla półogniw odwracalnych wobec anionu i pozostałe ogniwa gazowe

10 Równanie Nernsta - cd [Utl] – stężenie molowe formy utlenionej[Red] – stężenie molowe formy zredukowanej Jeżeli [Utl] = [Red] , to EV = EoV Dla elektrody metalowej [Red] = 1, [Utl] = [Mez+], równanie przyjmuje postać: