Determinarea potentialului standard de electrod

Principiul lucrarii Se defineste drept electrod sistemul electroneutru metal /solutie de electrolit. La limita de separare dintre metal si electrolit apare o diferenta de potential care poarta denumirea de potential de electrod si se noteaza cu litera sau .Potentialul de electrod depinde atat de natura metalului cat si de natura si concentratia solutiei de electrolit. Electrozii pot fi reversibili si ireversibili. Electrozii reversibili sunt caracterizati de reactii de echilibru la interfata metal /solutie de electrolit. Mecanismul aparitiei potentialului de electrod (de echilibru) se explica prin tendinta spontana a metalelor de a transite ioni in solutie si a ionilor metalici din solutie de a se depune pe metal. Metalele care trimit ioni pozitivi in solutie se incarca negativ, iar cele pe care se depun ionii metalici pozitivi din solutie se incarca pozitiv. Prin urmare, solutia ramane cu un exces de sarcini pozitive in primul caz si negative in cel de al doilea , iar la suprafata metal-solutie se formeaza un dublu strat electric.Conform conventiei Europene, cu care lucram, se atribuie electrodului M/solutie de electrolit polaritatea metalului.

Potentialul standard de electrod reprezinta potentialul de echilibru al sistemului metal-solutie de electrolit ce contine ionii sai cu activitatea egala cu unitatea (a=1) la temperatura de 25⁰C si presiunea de 1 atm. Potentialul de electrod al unui metal este dat de relatia lui Nernst:

unde R este constanta universala a gazelor (8,3166 J/mol K) T-temperatura absoluta F-numarul lui Faraday (96500 C), z-nr de electroni implicati in reactia de ionizare a metalului, iar a- activitatea ionilor metalului in solutie. Pentru a= 1, si potentialul de electrod devine egal cu potentialul standard.

Valoarea absoluta a potentialului de electrod nu poate fi determinate,de aceea se alege in mod arbitrar un electrod al carui potential standard sa fie considerat egal cu zero. Acesta este electrodul normal de hidrogen.

In practica, electrodul de hidrogen este incomod de utilizat si de aceea se utilizeaza asa-numitii electrozi de referinta, electrozi care au potential de electrod cunoscut si constant in timp. Asociind electrodul de studiat cu un electrod de referinta se realizeaza un element galvanic a carui t.e.m. se determina. Stiind ca: si cunoscind se poate calula

Scopul lucrarii In aceasta lucrare se deternina potentialul standard de electrod al Zn si Cu, utilizind ca electrod de referinta electrodul de calomel :al carui potential in raport cu electrodul standard de hidrogen este V.

Aparatura si substante Electrod de calomel, Zn, Cu, solutii de (1m) si voltmetru electronic.

Mod de lucru Se vor alcatui doua elemente galvanice :

Pentru aceasta se introduc placutele de Zn respectiv de Cu in paharul Berzelius care contine solutia de ZnSO₄ respectiv Cu SO₄ 1m. Cu ajutorul unei fasii de hirtie de filtru imbibata cu solutie de KCl, se realizeaza legatura cu paharul Berzelius care contine solutie saturata de KCl si in care este cufundat electrodul de calomel.

Tensiunea electromotoare a elementului galvanic astfel obtinut se masoara direct prin conectare la voltmetrul electronic.

Tinand seama de semnul electrozilor implicati vom avea:

pentru primul element galvanic:

pentru cel de al doilea element galvanic

⁰_{Zn tab} = - 0,763V; ⁰_{Cu tab} = + 0,34 V

Calcule si rezultate : Se va alcatui urmatorul tabel :

Tema de casa:

1.Sa se scrie reactiile de echilibru la interfata Al /Al₂ (SO₄)₃, Ni /NiCl₂, Ag/AgNO₃

2. Sa se determine potentialul standard al plumbului, daca se cunoaste t.e.m. a pilei galvanice :

(-)Pb/Pb(NO₃)₂ 0,01m//KCl, , Hg₂Cl₂/Hg(+) este egala cu 0,469V, coeficientul de activitate f al solutiei de Pb(NO₃) este egal cu 0,53, iar potentialul electrodului de referinta este egal cu 0,242V

3. Sa se determine activitatea ionilor de cupru din solutia de CuSO₄ din pila galvanica :

Cu/CuSO₄ //KCl, Hg₂C₂/Hg, care la 20⁰C are o tensioune electromotoare E =0,04 V, potentialul electrodului de calomel j_cal = 0,244V, iar potentialul standard al cuprului este j _Cu = 0,34V.