26.10.2001 23:34:18
Voltův článek - odvození rovnic
[schéma článku]

Elektrický proud je usměrněný pohyb nabitých částic. V roztoku iontů a v kovu elektronů. V článku tedy musí existovat síla, která uvede do pohybu nejen ionty, ale i elektrony.
Ve Voltově článku slouží jako elektrody měď a zinek v roztoku kyseliny sírové. Měď je, jak vyplývá z Beketovovy řady kovů kovem ušlechtilým, jenže protože v článku nejsou přítomny měďnaté kationty, neexistuje možnost jejich redukce jako v Daniellově článku a tudíž měděná elektroda slouží pouze jako místo elektrochemických dějů. Jako druhý prvek, který kromě zinku podléhá elektrochemickým dějům, tudíž slouží vodík. Z Beketovovy řady kovů
Li K Ba Ca Na Mg Be Al Mn Ti Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H2 Cu Ag Hg Pt Au
plyne, že zinek je kov neušlechtilý a vodík má nulový potenciál. Standartní elektrodové potenciály polorovnic jsou:
2/0 Zn+2 / Zn Zn+2 + 2e---› Zn E0 = - 0,7926
  a  
1/0 H+ / H2 2H+ + 2e---› H2 E0 = 0
Větší je potenciál u vodíku, takže tato poloreakce probíhá v naznačeném směru, zatímco reakce se zinkem ve směru opačném
Zn - 2e---› Zn+2
  a  
2H+ + 2e---› H2
  resp.  
2 H3O+ + 2e---› H2+ 2H2O
Pro zinkovou elektrodu platí, že se rozpouští v roztoku kyseliny sírové, slouží jako anoda (na anodě vždy s výjimkou nabití akumulátorů dochází k oxidaci) a je záporným pólem (elektrony z anody vychází, elektrický proud jde z kladného pólu na záporný, to znamená, že elektrony jdou ze záporného na kladný pól)
Pro měděnou elektrodu platí, že se z roztoku kyseliny sírové vylučuje vodík.Elektroda slouží jako katoda (na katodě vždy s výjimkou nabití akumulátorů dochází k redukci) a je kladným pólem (elektrony na katodu vstupují, elektrický proud jde z kladného pólu na záporný, to znamená, že elektrony jdou ze záporného na kladný pól)
Z těchto poloreakcí lze sestavit celkovou rovnici v iontovém zápisu ( s vodíkovým resp. oxoniovým kationtem):
Zn + 2 H+1 --› H2 + Zn+2
  resp.  
Zn + 2 H3O+ --› H2 + Zn+2 + 2H2O
Úplný zápis reakce je pak následující:
Zn + H2SO4 --› H2 + ZnSO4
Článek s dichromanem draselným
Výše uvedené schéma článku má nedostatek v tom, že vinou vznikajícího vodíku na katodě může docházet k depolarizaci elektrody. Proto je výhodné přidávat do roztoku dichroman draselný.
Standartní elektrodové potenciály polorovnic jsou:
2/0 Zn+2 / Zn Zn+2 + 2e---› Zn E0 = - 0,7926
a
6/3 Cr2O7-2 / Cr+3 Cr2O7-2 + 14H+ + 6e---› 2Cr+3 + 7H2O E0 = +1,38
Větší je potenciál u dichromanu draselného, takže tato poloreakce probíhá v naznačeném směru, zatímco reakce se zinkem ve směru opačném
3Zn - 6e---› 3Zn+2
Z těchto poloreakcí lze sestavit celkovou rovnici v iontovém zápisu ( s vodíkovým resp. oxoniovým kationtem):
3Zn + Cr2O7-2 + 14H+ --› 3Zn+2 + 2Cr+3 + 7H2O
resp.
3Zn + Cr2O7-2 + 14H3O+ --› 3Zn+2 + 2Cr+3 + 21H2O
Úplný zápis reakce je pak následující:
3Zn + K2Cr2O7 + 7H2SO4 --› 3ZnSO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
Pozn.: Uvažovali jsme pro zjednodušení standartní elektrodové potenciály E0 namísto správnějších elektrodových potenciálů E. Jejich vztah je určen Nernstovou rovnicí:
E = E0     0,059   log   [koncentrace oxidované formy]
+  
   
    n     [koncentrace redukované formy]

[schéma článku]

[Voltův][Daniellův][Grenetův][Leclancheův][koroze Fe][ZnC (suchý)][ZnCl][OZn][Mn (alkalický)][HgZn][HgCd][AgZn][LiMnO2][Li(CF)n][LiSO2][LiSOCl2][LiI2]

[nahoru][elektrochemie][fyzikální chemie a chemická fyzika][go home]