Контрольные вопросы

1. Понятие о двойном электрическом слое (ДЭС). Механизм образования. Термодинамика ДЭС.

2. Уравнение Нернста, его анализ. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал.

3. Стандартный водородный электрод, его устройство, электродная реакция, значение.

4. Гальванические цепи для определения стандартных электродных потенциалов.

5. Электроды сравнения. Хлорсеребряный электрод, его электродная реакция, электродный потенциал.

6. Электроды определения. Стеклянный электрод, его электродная реакция, электродный потенциал.

7. Ионселективные электроды и их применение в медико-биологических исследованиях.

8. Потенциометрический анализ. Потенциометрическое титрование, сущность метода, значение для биологии и медицины.

Типовые задачи

Задача 1. Составить схему гальванической цепи для измерения стандартного электродного потенциала никелевого электрода и рассчитать величину ЭДС указанного гальванического элемента.

Решение:

Стандартные параметры, при которых определяются величины стандартных электродных потенциалов:

Р = 101,325 кПа (1 атм.); Т = 298К(25⁰С); а _{катиона} = 1 мольˑдм^{– 3}

1) Схема стандартного никелевого электрода:

Ni/Ni²⁺; E⁰ (Ni/Ni²⁺) = – 0,25 B (см. Приложение 3.4.)

2) Схема стандартного водородного электрода:

(Pt)H₂/H⁺; E⁰ (Н⁺/½Н₂) = 0 B

P(H₂) = 1атм

а(Н⁺) = 1 моль/дм^{– 3}

3) Схема гальванической цепи:

Pt(H₂) │ H⁺ ║ Ni²⁺│Ni

p(H₂) = 1атм а(Н⁺) = 1моль/дм³

ЭДС = 0 – (– 0,25) = 0,25В

Ответ: ЭДС = 0,25В

Задача 2. Гальванический элемент состоит из стеклянного и насыщенного хлорсеребряного электродов. При 25⁰С ЭДС составляет 0,036 В. Рассчитать потенциал стеклянного электрода, если для данной концентрации ионов водорода потенциал насыщенного хлорсеребряного электрода выше потенциала стеклянного электрода.

Решение:

1) Запишем схему гальванической цепи:

Стеклянный электрод │ Н⁺ ║ AgCl │ Ag

KCl (нас)

2) Выразим ЭДС гальванического элемента и рассчитаем потенциал стеклянного электрода:

ЭДС = Е (х/с) – Е (ст.)

Е (ст.) = Е (х/с) – ЭДС

Е (х/с) = 0,222 В

Е (ст.) = 0,222 – 0,036 = 0,186 В

Ответ: Е (ст.) = 0,186 В

Задача 3. Гальванический элемент состоит из водородного электрода, опущенного в мочу с рН 5,3 и насыщенного хлорсеребряного электрода. Определить величину ЭДС при 25⁰С.

Решение:

1) Рассчитаем потенциалы водородного электрода:

Е (Н⁺/½Н₂) = Е⁰ (Н⁺/½Н₂) + 0,059 · lgа(H⁺)

Так как Е⁰ (Н⁺/½Н₂) = 0 В

рН = – lg a(H⁺)

Уравнение примет вид:

Е (Н⁺/½Н₂) = – 0,059 · рН

Е (Н⁺/½Н₂) = – 0,059 · 5,3= – 0,314 В

2) Сравним потенциалы водородного и насыщенного хлорсеребряного электродов:

Е (Н⁺/½Н₂) = – 0,314 В

Е (х/с) = 0,222 В.

Е (х/с) > Е (Н⁺/½Н₂)

3) Составим схему гальванической цепи и рассчитаем ЭДС:

(Pt)H_{2 │} H⁺ ║ AgC1 │ Ag

(кровь) КС1(нас)

ЭДС = Е (х/с) – Е (Н⁺/½Н₂)

ЭДС = 0,222 – (– 0,314) = 0,536 В

Ответ: 0,536 В

Задача 4. Как изменится потенциал медного электрода, если раствор сульфата меди в жидкой фазе этого электрода разбавить в 5 раз? Е⁰ (Сu²⁺/Cu) = 0,34 B (см. Приложение 3.4.).

Решение:

1)Выразим потенциал медного электрода до разбавления:

Е₁ (Сu²⁺/Cu) = E⁰ (Сu²⁺/Cu) + 0,059/2· lg а (Cu²⁺)

2)Выразим потенциал медного электрода после разбавления:

Е₂ (Сu²⁺/Cu) = E⁰ (Сu²⁺/Cu) + 0,059/2· lg a (Cu²⁺) / 5

3)Определим разность потенциалов медного электрода до и после разбавления:

ΔЕ = Е₁ – Е₂

ΔЕ = Е⁰ (Сu²⁺/Cu) + 0,059/2·lg a (Cu²⁺) – E⁰ (Сu²⁺/Cu) + 0,059/2· lg a (Cu²⁺) / 5

ΔЕ = 0,0295 (lg a (Cu²⁺) – lg a (Cu²⁺) / 5)

ΔЕ = 0,0295 (lg a (Cu²⁺) – lg a (Cu²⁺) + lg 5); т.к. lg5 = 0,7

ΔЕ = 0,0295 · 0,7 = 0,02 В

Ответ: 0,02 В