Окислительно-восстановительный потенциал

ЛЕКЦИЯ № 6, 7

Тема: Электрохимия.

П Л А Н

1. Роль электрохимических явлений в жизнедеятельности человека.

2. Электропроводность растворов. Кондуктометрия.

3. Механизм возникновения электродного потенциала. Э.Д.С. гальванического элемента. Э.Д.С. полости рта при металлопротезировании. Уравнение Нернста.

4. Диффузный и мембранный потенциалы, их расчеты.

5. Понятие о редокс-системах. Уравнение Нернста-Петерса.

Электропроводность – способность веществ проводить электрический ток. Электропроводность L – обозначает величину, обратную сопротивлению проводника тока/

L = oм^-1

Если сопротивление проводника прямо пропорционально длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S

R = r

r - удельное сопротивление

- удельная электропроводность, обозначают c

L = c

Удельная электропроводность – это есть электропроводность раствора, заключенного между электродами площадью 1 см² при l = 1 см. Для сравнения проводимости растворов разных электролитов введено понятие эквивалентной электропроводности, т. е. электропроводности раствора, содержащего 1 г – экв электролита, помещенного между электродами на расстоянии 1 см - l.

l = c • n - эквивалентная электропроводность

l - эквивалентная электропроводность равна удельной электропроводности, умноженной на n раствора, содержащий 1 г – экв электролита.

Закон Кольрауша

Предельная молярная электропроводность (l_¥) раствора электролита равна сумме молярных подвижностей анионов l_А и катионов l_К, входящих в состав этого электролита.

l_¥ = l_А+ l_К

Кольрауш установил, что при бесконечном разведении катионы и анионы проводят электричество независимо друг от друга, т. к. в этих условиях полностью отсутствует взаимодействие между ионами

l_¥ = l_А+ l_К

l_Аи l_К- подвижности катиона и аниона

l_n = K • l

при l = 1 l_n = l_¥

l_n - эквивалентная электропроводность при данном разбавлении

тогда

К = l_¥

l_¥ - эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении

l_n = l_¥ • l

l =

Кондуктометрия – метод измерения электропроводности растворов. Ее используют для определения степени диссоциации, константы диссоциации, определения концентрации электролитов в растворах, растворимости, основности кислот.

Электропроводность различных тканей неодинакова. Наибольшей электропроводностью обладают кровь, лимфа, спинномозговая жидкость. Очень низка она в костных тканях.

Явление электропроводности в тканях человеческого организма имеет большое физиологическое значение и используется в физиотерапии.

1/R oм^-1

V мл

Потенциалы, возникающие на металлах, погруженных в растворы собственных солей, называют электродными потенциалами.

Zn + CuSO₄ ® ZnSO₄ + Cu

Zn + Cu²⁺ ® Zn²⁺+ Cu

Zn^o - 2ē ® Zn²⁺

Cu²⁺+ 2ē ® Cu^o

Работа окисления Zn, равная убыли изобарно-изотермического потенциала, может быть рассчитана как произведение переносимого электричества на величину э.д.с.

A = - DG^o = nEF, где

n – заряд катиона, E – э.д.с., F – число Фарадея

По уравнению изотермы:

- DG^o = RTlnK - RTln

Приравниваем два уравнения:

nEF = RTlnK - RTln

откуда:

E =

E_o – стандартная э.д.с. элемента

E = = E_o

E = E_o + - уравнение Нернста

Диффузный потенциал возникает на границе раздела растворов разных концентраций. Растворенное вещество диффундирует в раствор с меньшей концентрацией. Если ионы электролита обладают разной скоростью диффузии, то более подвижные ионы оказываются впереди менее подвижных.

e =

Диффузный потенциал возникает в биологических объектах при повреждении поверхностного слоя (или оболочки клеток). Нарушается избирательность их проницаемости, и электролиты начинают диффундировать в клетку или из нее в зависимости от разности концентраций. Возникает потенциал повреждения или диффузный потенциал. Поврежденная ткань (-), неповрежденная (+).

E_диф. =

Мембранный потенциал. Возникновение мембранного потенциала связано с особенностями химической структуры и строением мембран, а также с возможным несоответствием размеров ионов и пор в мембране. Величина мембранного потенциала зависит от разности концентраций электролита по обе стороны мембраны.

e = e^o + lg