Napětí řešení

Napětí roztoku nebo tlak řešení popisuje snahu látek v roztoku. Tlak v roztoku je patrný jako osmotický tlak a lze jej tedy stanovit experimentálně.

Walther Nernst na základě toho v roce 1889 představil pojem „napětí elektrolytického roztoku“; Wilhelm Ostwald nazval toto množství „tlakem elektrolytického roztoku“. Tlak elektrolytického roztoku charakterizuje tendenci prvku tvořit ionty a být rozpuštěn. Tlak na rozpuštění zinku obecného kovu při kontaktu s vodou tedy způsobí, že se ve vodě rozpustí ionty zinku.

aplikace

Čím méně ušlechtilý je kov, tj. H. čím menší nebo zápornější je jeho hodnota v elektrochemické řadě , tím větší je jeho tlak v roztoku . Čím ušlechtilejší je kov, tj. H. čím větší nebo kladnější je jeho hodnota v elektrochemické řadě , tím nižší je jeho tlak v roztoku . Pokud vložíte kov do vody , kovové ionty přejdou do roztoku v důsledku rozpouštěcího napětí a kov se stane negativně nabitým. Napětí roztoku, které je charakteristické pro každý kov, závisí na energii získané při tvorbě kovového iontu, tj. Na rozdílu mezi energií hydratace a energií mřížky . Čím větší je rozdíl mezi energií hydratace a energií mřížky, tím větší je tlak roztoku. Čím menší je rozdíl mezi hydratační energií a energií mřížky, tím menší je tlak roztoku. Kromě toho napětí roztoku kovu závisí na tom, kolik jeho iontů je již v roztoku přítomno.

Pokud vložíte proužky ze dvou různých kovů do vody, můžete také měřit rozdílné napětí roztoku pomocí voltmetru s velmi vysokým odporem jako rozdílu potenciálů . Odpovídající uspořádání různých kovů, které mohou sloužit jako zdroj stejnosměrného napětí, se nazývá galvanický článek . Zejména když je několik takových článků zapojeno do série, hovoří se o baterii , např. B. voltaický sloupec .

hodnoty

Napětí roztoku je koncentrace kationtů, pro kterou se potenciál elektrody stává nulovým. Protože aktivitu pevného kovu lze brát jako jednu, je Nernstova rovnice ${\ displaystyle C}$

{\ displaystyle E = E ^ {\ circ} + {\ frac {RT} {z_ {e} F}} \ ln {C} = 0}

.

Z toho vyplývá vztah mezi napětím řešení a standardním potenciálem : ${\ displaystyle C}$ ${\ displaystyle E ^ {\ circ}}$

{\ displaystyle \ ln C = - {\ frac {z_ {e} FE ^ {\ circ}} {RT}}}

.

Za standardních podmínek (25 ° C a 1 atm) platí pro hodnotu sklonu elektrody při 25 ° C (viz):

{\ displaystyle \ log C = - {\ frac {z_ {e} E ^ {\ circ}} {0 {,} 05916 \ mathrm {V}}}}

.

Rovnovážná reakce	Standardní potenciál ${\ displaystyle {E ^ {\ circ}}}$	${\ displaystyle {\ log {C}}}$	Napětí řešení ${\ displaystyle {C}}$	komentář
Zn Zn ²⁺ + 2 e ^- ${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$	-0,7622 V	25.8	5,85 x 10 ²⁵ mol / l	Vypočítané hodnoty pro zde nejsou smysluplné koncentrace, protože překračují rozpustnost odpovídajících solí ve vodě a dokonce i příslušné množství soli v jednom litru. Kov může silně korodovat. ${\ displaystyle {C}}$
Fe Fe ²⁺ + 2 e ^- ${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$	-0,44 V	14.9	7,50 x 10 ¹⁴ mol / l
Cd Cd ²⁺ + 2 e ^- ${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$	−0,4021 V	13.6	3,92 x 10 ¹³ mol / l
Co Co ²⁺ + 2 e ^- ${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$	-0,283 V	9.6	3,69 x 10 ⁰⁹ mol / l
Pb Pb ²⁺ + 2 e ^- ${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$	-0,1263 V	4.3	1,86 x 10 ⁰⁴ mol / l
Cu Cu ²⁺ + 2 e ^- ${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$	0,345 V	-11,7	2,17 · 10 ⁻¹² mol / l	Jediná koncentrace, které lze skutečně dosáhnout. Proto se očekává, že se měď mírně rozpustí.
Hg Hg ²⁺ + 2 e ^- ${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$	0,861 V	-29,1	7,81 · 10 ⁻³⁰ mol / l	Vypočítaná velmi malá hodnota není smysluplná koncentrace Hg ²⁺ , protože neodpovídá ani jednomu iontu Hg ²⁺ v jednom kubickém metru vody. Kov je tak drahocenný, že se nerozpouští. ${\ displaystyle {C}}$

Napětí roztoku je rovnovážná koncentrace. Jedinou realistickou číselnou hodnotou pro koncentraci je hodnota pro měď. Vypočtené napětí roztoků základních kovů uvedené v tabulce překračuje rozpustnost solí. Vypočtené koncentrace proto nejsou smysluplné, a to také proto, že předpokládaný standardní potenciál již neplatí.

Stejně jako napěťová řada, termín tlak v roztoku popisuje tendenci k rozpuštění a kvantitativní reakci, ale ne specifikací potenciálu, ale specifikací koncentrace. Jak je patrné z tabulky a znaménka mínus v rovnicích, nízký nebo vysoký negativní standardní potenciál odpovídá velkým hodnotám tlaku roztoku. Na rozdíl od osmotického tlaku nevede tlak roztoku k účinku, který lze měřit jako tlak.

Viz také

Potenciál elektrody

webové odkazy

Prohlášení na chemické stránce společnosti Hamm (soubor PDF; 15 kB)

Individuální důkazy

^ ^A^b Max Le Blanc: Učebnice elektrochemie . Nakladatelství Oskar Leiner, Leipzig 1896, str. 117 ( Textbook of Electrochemistry. Online at openlibrary.org [accessed 27. září 2014] strany 116 a 117 ).
↑ ^a^b Gustav Kortüm: Učebnice elektrochemie . Verlag Chemie GmbH, Weinheim / Bergstr. 1952, s. 238-239 .
↑ Max Le Blanc: Učebnice elektrochemie . Nakladatelství Oskar Leiner, Leipzig 1896, str. 118 ( Textbook of Electrochemistry. Online at openlibrary.org [accessed 28. září 2014] pages 118 and 119 ).

[Blanc-1] A^b Max Le Blanc: Učebnice elektrochemie . Nakladatelství Oskar Leiner, Leipzig 1896, str. 117 ( Textbook of Electrochemistry. Online at openlibrary.org [accessed 27. září 2014] strany 116 a 117 ).

[Kortüm-2] Gustav Kortüm: Učebnice elektrochemie . Verlag Chemie GmbH, Weinheim / Bergstr. 1952, s. 238-239 .

[3] Max Le Blanc: Učebnice elektrochemie . Nakladatelství Oskar Leiner, Leipzig 1896, str. 118 ( Textbook of Electrochemistry. Online at openlibrary.org [accessed 28. září 2014] pages 118 and 119 ).

Languages