ЕЛЕКТРОДНІ ПОТЕНЦІАЛИ МЕТАЛІВ. ЕЛЕКТРОХІМІЧНИЙ РЯД НАПРУГ

У вузлах кристалічної гратки металів знаходяться іони, між якими рухаються електрони, спільні для всіх іонів. Якщо металеву пластинку занурити у воду чи в розчин солі металу, то частина іонів металу під впливом полярних молекул води переходять в розчин, а іони металу з розчину солі переходять на метал:

,

спрощено:                           .

Швидкість прямого і зворотного переходу на початку процессу різна: якщо переважає перехід з металевої фази у розчин, то метал заряджається негативно, якщо більшою є швидкість зворотного процессу, то метал набуває додатного заряду:

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Ме

Ме

     υпр.> υзв.                          υпр. < υзв.

 

                            

                                                              

 

           

    

 

   

Отже, на межі «метал / розчин електроліту» за рахунок виходу іонів з розчину на металі завжди утворюється подвійний електричний шар. Система метал / розчин електроліту називається електродом, а потенціал, який встановлюється на електроді при зрівноваженні прямого і зворотного процесів називається рівноважним електродним потенціалом металу ( ). Величина рівноважного електродного потенціалу залежить від природи металу, концентрації його іонів у розчині і від температури.

Стандартним електродним потенціалом металу  називають рівноважний електродний потенціал, який виникає при зануренні металу в розчин його солі з концентрацією , виміряний у порівнянні з стандартним водневим електродом при 298 К.

Якщо метали розташувати в ряд за величинами стандартних електродних потенціалів у порядку їх зростання, то одержимо електрохімічний ряд напруг металів (таблиця 6). Тому, що значення потенціалу характеризує окисно-відновні властивості системи Men+/Me, місце металу в ряду напруг визначає його хімічну відновну активність у водних розчинах. Більш активним відновником є той метал, потенціал якого менший, тобто той, що розташований ближче до початку ряду напруг. За умов, які відрізняються від стандартних ( , ) або у неводних розчинах значення потенціалів, а отже, і місця металів у ряді напруг змінюються. Наприклад у неводних розчинниках мідь розташовується лівіше від водню.

За умов, що відрізняються від стандартних, величина рівноважного потенціалу металу визначається за рівнянням Нернста, що є спрощеним загальним рівнянням електродного потенціалу:

.

Таблиця 6

Стандартні електродні потенціали металів

Електрод

j0, В

Електрод

j0, В

Li+/Li

- 3,04

Fe2+/Fe

- 0,44

Rb+/Rb

- 2,92

Cd 2+/Cd

- 0,40

K+/K

- 2,92

Co 2+/Co

- 0,28

Ba2+/Ba

- 2,90

Ni 2+/Ni

- 0,25

Ca2+/Ca

- 2,87

Sn 2+/Sn

- 0,14

Na+/Na

- 2,71

Pb 2+/Pb

- 0,13

Mg2+/Mg

- 2,37

2H +/H2

- 0,00

Al3+/Al

- 1,70

Sb 3+/Sb

+ 0,20

Ti2+/Ti

- 1,60

Bi3+/Bi

+0,21

Zr4+/Zr

- 1,58

Cu 2+/Cu

+ 0,34

Mn2+/Mn

- 1,18

Ag +/Ag

+ 0,80

Cr2+/Cr

- 0,91

Hg 2+/Hg

+ 0,85

Zn2+/Zn

- 0,76

Pt 2+/Pt

+ 1,19

Cr3+/Cr

- 0,74

Au 3+/Au

+ 1,50