Цахилгаан гүйдэл буюу гальваник эсийн химийн эх үүсвэрисэлдэлтийн урвалын явцад ялгарсан энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргана. Галваник эсүүд нь шууд гүйдлийн эх үүсвэр болдог. Тэдгээрийг хэд хэдэн хэсэгт хуваадаг химийнТэгээд төвлөрөл.
Хамгийн энгийн химийн гальваник элемент нь өөр өөр электродын потенциалтай, хаалттай хэлхээнд холбогдсон хоёр металл электродоос бүрдэх боломжтой.
Электродын потенциалын бага утгатай электрод дээр исэлдэлтийн процесс явагдана. Энэ электродыг нэрлэдэг анод.
Электродын потенциалын өндөр утгатай электрод дээр нөхөн сэргээх үйл явц явагдана. Энэ электродыг нэрлэдэг катод.
Цайр ба зэс электродуудаас бүрдэх элементийн жишээг ашиглан гальван эсийн ажиллах зарчмыг илүү нарийвчлан авч үзье. Ийм элементийг нэрлэдэг Якоби-Даниел элемент (Зураг 94).
Цагаан будаа. 94. Зэс-цайрын гальваник элементийн схем
Электрод бүр нь давсны уусмалд дүрсэн металл хавтангаас бүрдэнэ: ZnSO 4 ба CuSO 4 .
Давсны уусмалыг бие биенээсээ сүвэрхэг хуваалтаар тусгаарлаж, металл ионууд болон SO 4 2- амархан нэвтэрдэг. Ихэнхдээ сүвэрхэг хуваалтын оронд " давсны гүүр "- ханасан KCl уусмалаар дүүргэсэн муруй шилэн хоолой (Зураг 95). Энэ тохиолдолд электродууд хоорондоо холбогддоггүй, тус бүр нь давсны гүүр ашиглан холбогдсон тусдаа саванд байдаг.
Цагаан будаа. 95. Давсны гүүр бүхий зэс-цайрын элементийн схем: 1 - цайрын хавтан; 2 - зэс хавтан; 3 - давсны гүүр
Энэ тохиолдолд цайрын электрод дээр исэлдэлтийн процесс явагдана.
Zn 0 - 2ē \u003d Zn 2+,
Үүний үр дүнд хавтангаас цайрын ионууд уусмал руу ордог. Илүүдэл электронууд цайрын хавтангаас зэс дамжуулагч руу металл дамжуулагчаар дамжиж уусмалд агуулагдах Cu 2+ ионыг сэргээдэг.
Cu 2+ + 2ē \u003d Cu 0,
тэдгээр нь саармаг атом хэлбэрээр хавтан дээр хуримтлагддаг. Зэсийн электродын үлдэгдэл чөлөөт сульфатын ион ба цайрын электродын Zn 2+ илүүдэл ионууд нь сүвэрхэг хуваалт эсвэл давсны гүүрээр дамжин бие бие рүүгээ шилжинэ. Тиймээс цахилгаан цэнэгийг хэлхээнд шилжүүлж, цахилгаан гүйдэл үүсдэг.
Энэ элементэд цахилгаан энергийг химийн урвалын үр дүнд олж авдаг.
Zn + CuSO 4 \u003d Cu + ZnSO 4
Галваник эсийн гол шинж чанар нь цахилгаан хөдөлгөх хүч (EMF) үүнээс хэлхээний гүйдэл хамаарна. Энэ нь электродын потенциалын зөрүүтэй тэнцүү байна
emf \u003d E 2 - E 1
Энд E 1 ба E 2 - тус тусад нь анод ба катодын потенциал.
Якоби-Даниэлийн гальваник эсийн хувьд цахилгаан хөдөлгөгч хүч нь
emf = E Cu - E Zn
emf утга өндөр байх тусам. элемент байх тусам түүний хэлхээнд гүйдэл их байх болно.
Нернстийн тэгшитгэлийн дагуу зэс, цайрын электродын потенциалыг дараахь томъёогоор тооцоолно.
E Cu = E Cu 0 +
E Zn = E Zn 0 +
Эхнийхээс хоёр дахь тэгшитгэлийг хасч, бид emf-ийг тооцоолох илэрхийлэлийг олж авна. зэс-цайрын гальваник эс
emf = E Cu 0 – E Zn 0 + =
E Cu 0 – E Zn 0 +
Хоёр металл электродоос бүрдэх, химийн урвалд суурилсан бусад элементийн хувьд цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг дараах томъёогоор тооцоолж болно.
emf = E 2 0 – E 1 0 +
энд E 2 0 ба E 1 0 нь катод ба анодын стандарт электродын потенциалууд; n 2 ба n 1 нь катод ба анод дахь хагас урвалд оролцдог ионуудын цэнэгийн утгууд; a 2 ба 1 нь катод ба анод дахь уусмал дахь металлын ионуудын үйл ажиллагаа юм).
298К температурын хувьд R ба F тогтмолуудын утгыг орлуулж, натурал логарифмаас аравтын бутархай логарифм руу шилжих үед бидний тэгшитгэл өөрөөр бичигдэнэ.
emf \u003d E 2 0 - E 1 0 + 0.059
Гальваник эсийг диаграмм болгон тодорхойлж болно. Зүүн талд ихэвчлэн бага электродын потенциал (анод) бүхий электрод эсвэл хагас эсийг харуулсан ба баруун талд электродын өндөр потенциалтай (катод) байдаг.
Электродыг бүртгэхдээ эхлээд хатуу фазыг (жишээлбэл, металл эсвэл исэлдүүлэх электродын хувьд метал), дараа нь шингэн фазад ууссан бодисыг зааж өгнө. Фазууд нь бие биенээсээ нэг босоо шугамаар тусгаарлагдсан байдаг. Хэрэв нэг үе шат хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулж байвал тэдгээрийг таслалаар тусгаарлана.
Хоёр электродын уусмалын хоорондох интерфэйс нь тасархай босоо шугам эсвэл ½½ хоёр хатуу шугамаар дүрслэгддэг (хэрэв уусмалууд бие биенээсээ давсны гүүрээр тусгаарлагдсан бол).
Дээрх дүрмийн дагуу Жакоби-Даниэлийн элементийн хэлхээ дараах байдалтай байна.
Zn ½ ZnSO 4 ½½ CuSO 4 ½ Cu
Гальваник эс нь хоёр редокс электродоос бүрдэж болно өөр утгатайредокс боломж. Ийм эсийг өөрөөр хэлбэл редокс гальваник эс гэж нэрлэдэг. Тэд мөн химийн гальван эсийг хэлдэг, учир нь. Тэдний үйлдэл нь химийн урвал явагдахад суурилдаг.
Эрчим хүчний эх үүсвэр нь химийн урвал биш, харин ионуудын концентрацийг (идэвхтэй) тэнцүүлэх ажил болох гальван эсийг концентрац гэж нэрлэдэг. . Энэ нь ижил давсны уусмалд дүрсэн хоёр ижил металл электродоос бүрдэж болно, гэхдээ металл ионуудын өөр концентрацитай (идэвхтэй) (Зураг 96), жишээлбэл:
Zn ½ ZnSO 4 ½½ ZnSO 4 ½ Zn эсвэл Ag ½ AgNO 3 ½½ AgNO 3 ½ Ag
Цагаан будаа. 96. Цайрын концентрацийн хэлхээ: М - калийн хлорид агуулсан давсны гүүр
Илүү шингэрүүлсэн уусмалд байгаа электрод уусч, ионууд нь уусмал руу ордог.
Cu - 2ē ® Cu 2+
Ag – ē ® Ag +
Электрод өөрөө сөрөг цэнэгтэй болдог.
Илүү төвлөрсөн уусмалд дүрсэн электрод дээр эсрэгээр металлын ионууд хуримтлагдаж, эерэг цэнэгтэй байдаг. Тиймээс хоёр электрод дээр уусмал дахь металлын ионуудын концентрацийг тэнцвэржүүлэхэд хүргэдэг процессууд үүсдэг.
Энэ тохиолдолд электродын потенциалууд тэнцүү байна.
E 1 = E 0 + ; E 2 \u003d E 0 +
Эхний тэгшитгэлийг хоёр дахь тэгшитгэлээс хасснаар бид emf-ийг тооцоолох томъёог олж авна. концентрацийн элементээс:
emf \u003d E 2 - E 1 \u003d
Хоёр уусмал дахь металлын ионуудын идэвхжил тэнцүү болтол концентрацийн элемент ажиллах болно; a 1 \u003d a 2 үед түүний emf. 0-тэй тэнцүү байх болно.
Галваник элемент зэс - цайр - хүхрийн хүчил
Тэрээр шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийг шилэн аяганд хийж, цайрдсан хавтанг буулгав. Устөрөгчийн хувьсал эхэлсэн. Хавтгай зэс хоолойгоор өөр матртай холбосон "матр"-тай утсыг хавтан дээр холбосон. Би зэсийг цайр, хүчилтэй шилэн аяганд буулгав - устөрөгчийн хувьсал зэсийн гадаргуугаас эхэлсэн.
Бид гальваник эсийг авсан: цайр уусдаг, электронууд утсаар зэс рүү дамждаг, устөрөгчийн ионууд зэсийн гадаргуу дээр ялгардаг (багасдаг). Зэсийг хүчилд дүрсний дараа цайрын гадаргуу дээрх устөрөгчийн хувьсал зогсох ёстой байсан ч бодит байдал дээр зэс, цайрын аль алинд нь устөрөгч ялгарсан.
Хэрэв та цайрын хавтанг хүчилээс салгаж, харин зэсийг орхивол зэсийн гадаргуугаас устөрөгчийн хувьсал зогсох болно: зэс хүхрийн хүчлээс устөрөгчийг зайлуулдаггүй.
Би шалгагч электродуудыг ялтсуудын хооронд холбосон - хүчдэл нь 0.8-0.9 В болж хувирсан. Хэрэв хавтангийн аль нэгийг (зэс эсвэл цайр) уусмалаас салгавал хүчдэл тэг болж буурдаг (системд цахилгаан гүйдэл байхгүй). ). Уусмал дахь зэс, цайр холбоо барих тохиолдолд ижил зүйл тохиолдох болно: электронууд нь цайраас зэс рүү шууд дамждаг - утас болон шалгагчийг тойрч гарах болно.
Бид гальваник эсийн хүчдэлийг хэрхэн нэмэгдүүлэх вэ? Хэрэв бид үргэлжилж буй үйл явцын тэгшитгэлийг авч үзвэл хариултыг авах болно.
Zn 0 => Zn 2+ + 2e -
2H + + 2e - = H 2 0
Гальваник эсийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч (EMF) нь электродуудын боломжит зөрүүтэй тэнцүү, бидний тохиолдолд "устөрөгч" ба цайр:
EMF \u003d E (2H + / H 2) - E (Zn 2+ / Zn)
Устөрөгчийн электродын потенциал их, цайрын электрод бага байх тусам гальваник эсийн EMF их болно. Аль ч тохиолдолд уусмал дахь устөрөгч эсвэл цайрын катионуудын концентраци нэмэгдэх тусам электродын потенциал - устөрөгч эсвэл цайр нэмэгддэг.
Үүнээс гарах хоёр арга бий: цайрын ионы концентрацийг бууруулах эсвэл устөрөгчийн ионы концентрацийг нэмэгдүүлэх.
Эхний үед цайрын катионуудын концентраци бараг тэг байна (үүнийг бууруулах газар байхгүй), гэхдээ та устөрөгчийн катионуудын концентрацийг нэмэгдүүлэх боломжтой - шилэнд илүү их хүхрийн хүчил нэмнэ. Устөрөгчийн электродын потенциал нэмэгдэх бөгөөд үүний үр дүнд потенциалын зөрүү нэмэгдэх болно.
Нэн даруй мэдэгдэхүйц тодруулга: гальваник эс ажиллах тусам уусмал дахь устөрөгчийн ионуудын концентраци буурч, цайрын ионууд нэмэгдэх болно (цайры нь уусмал руу орж, устөрөгчийн ионууд H 2 болж буурдаг). Дүгнэлт: Манай гальваник эсийн EMF цаг хугацааны явцад буурах болно.
Өөр нэг сонголт бол цайрыг цайрын зүүн талд байрлах цахилгаан химийн цуврал хүчдэлд байдаг металлаар солих явдал юм (өөрөөр хэлбэл цайраас илүү идэвхтэй металл). Ийм металлтай электродын потенциал нь илүү эерэг байдаг (ceteris paribus). Жишээлбэл, цайрын оронд та магни авч болно.
Хэрэв бид зэсийн оронд өөр, бага идэвхтэй металл (хүчдэлийн цуваа дахь зэсийн баруун талд байдаг), жишээлбэл, мөнгө, цагаан алт гэх мэтийг авбал юу өөрчлөгдөх вэ? Галваник эсийн потенциал нэмэгдэх үү? Үгүй ээ, учир нь бид цайр, зэс электрод бүхий гальваник элементтэй (Дэниелийн эс гэх мэт) харьцдаггүй.
Мөн цайр бүхий гальваник элементтэй ба устөрөгчэлектродууд.
Zn | ZnSO 4 || H2SO4 | H2.
Zn 0 => Zn 2+ + 2e -
2H + + 2e - = H 2 0
Устөрөгч ялгарч буй электродын материалыг тэгшитгэлд оруулаагүй тул хамаагүй гэдгийг харахад хялбар байдаг.
__________________________________________________
Стандарт устөрөгчийн электрод дахь хавтан нь зэс биш, харин цагаан алт байдаг тул "устөрөгчийн электрод" гэсэн нэр томъёо нь хашилтанд байдаг - энэ нь түүний үйл ажиллагаанд ихээхэн нөлөөлдөг.
Хатуухан хэлэхэд устөрөгч ялгарч буй электродын материал (энэ нь яаж хийдэг) чухал юм. - Үгүй бол стандарт устөрөгчийн электродын хувьд цагаан алт хэрэглэх шаардлагагүй болно. Гэхдээ танилцуулгыг хүндрүүлэх хэрэггүй.
Химийн гальваник эсийн жишээ бол Якоби-Даниел эс юм (Зураг 6). Энэ нь зэс электрод (CuSO 4 уусмалд дүрсэн зэс хавтан) ба цайрын электрод (ZnSO 4 уусмалд дүрсэн цайрын хавтан) зэргээс бүрдэнэ. Цайрын хавтангийн гадаргуу дээр DES гарч ирэх ба тэнцвэр үүснэ
Zn ⇄ Zn 2+ + 2ē
Энэ тохиолдолд цайрын электродын потенциал үүсч, электродын хэлхээ нь Zn|ZnSO 4 эсвэл Zn|Zn 2+ хэлбэртэй болно.
Үүний нэгэн адил, DES нь зэс хавтан дээр гарч ирэх ба тэнцвэрт байдал бий болно
Cu ⇄ Cu 2+ + 2ē
Тиймээс зэсийн электродын потенциал үүсч, электродын хэлхээ нь Cu|CuSO 4 эсвэл Cu|Cu 2+ хэлбэртэй болно.
Zn электрод дээр (цахилгаан химийн хувьд илүү идэвхтэй) исэлдэлтийн процесс явагдана: Zn - 2ē → Zn 2+. Cu-электрод (цахилгаан химийн хувьд бага идэвхтэй) дээр бууруулах процесс явагдана: Cu 2+ + 2ē → Cu.
Цагаан будаа. 6 Зэс-цайрын гальван элементийн схем
Цахилгаан химийн урвалын ерөнхий тэгшитгэл:
Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu
эсвэл Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu
Химийн гальваник эсийн хэлхээг "зөв нэмэх" дүрмийн дагуу бичсэн тул Якоби-Даниел эсийн хэлхээ нь иймэрхүү харагдах болно.
Диаграм дээрх давхар бар нь электродуудын хоорондох электролитийн контактыг заадаг бөгөөд ихэвчлэн давсны гүүрээр хийгддэг.
Зэс-цайрын нэгэн адил манган-цайрын гальваник эсэд (Зураг 7) цайрын электрод нь анодын үүрэг гүйцэтгэдэг. Эерэг электродыг манганы давхар ислийн бал чулуу, ацетилений тортогтой хольж "бөгөөрөгдөх" багана хэлбэрээр шахаж, голд нь нүүрстөрөгчийн саваа - гүйдэл цуглуулагч байрлуулсан байна.
Цагаан будаа. 7 Хуурай манган-цайрын эсийн схем
1 - анод (цайрын аяга), 2 - катод (манганы давхар ислийн бал чулуутай холимог), 3 - металл таглаатай бал чулууны гүйдлийн коллектор,
4 - электролит
NH 4 CI гидролизийн улмаас аммонийн хлорид агуулсан манган-цайрын эсэд хэрэглэдэг электролит нь бага зэрэг хүчиллэг урвалтай байдаг. Хүчиллэг электролитийн хувьд эерэг электрод дээр гүйдэл үүсгэх процесс явагдана.
МnO 2 + 4Н + + 2ē → Мn 2+ + 2Н 2 O
7-8 рН-тэй электролитэд устөрөгчийн ион хэт цөөхөн байдаг бөгөөд усны оролцоотойгоор урвал явагдаж эхэлдэг.
MnO 2 + H 2 O + ē → MnOOH + OH -
MnOOH нь бүрэн бус манганы (III) гидроксид - манганит юм.
Устөрөгчийн ионууд нь гүйдэл үүсгэх процесст зарцуулагддаг тул электролит нь хүчиллэг, төвийг сахисан эсвэл бүр шүлтлэг болдог. Элементүүдийг гадагшлуулах үед давсны электролит дэх хүчиллэг урвалыг хадгалах боломжгүй юм. Давсны электролитэд хүчил нэмэх боломжгүй, учир нь энэ нь цайрын электродыг хүчтэй өөрөө гадагшлуулах, зэврүүлэхэд хүргэдэг. Манганит нь электрод дээр хуримтлагддаг тул цайрын электродыг гадагшлуулах явцад үүссэн цайрын ионуудтай хэсэгчлэн урвалд орж болно. Энэ тохиолдолд бага зэрэг уусдаг нэгдэл - гетаэролитийг олж авах ба уусмалыг хүчиллэгжүүлнэ.
2MnOOH + Zn 2+ → ZnO∙Mn 2 O 3 + 2Н +
Гетаэролит үүсэх нь эсийг гадагшлуулах үед электролит хэт шүлтлэг болохоос сэргийлдэг.
Якоби-Даниэлийн гальваник эсийг авч үзье (хэлхээг 2-р зурагт үзүүлэв). Энэ нь цайрын сульфатын уусмалд дүрсэн цайрын хавтан ба зэсийн сульфатын уусмалд дүрсэн зэс хавтангаас бүрдэнэ. Исэлдүүлэгч бодис ба бууруулагч бодисын шууд харилцан үйлчлэлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд электродуудыг бие биенээсээ сүвэрхэг хуваалтаар тусгаарладаг.
Гальваник элементэд илүү идэвхтэй металлаар хийгдсэн электрод, i.e. хэд хэдэн хүчдэлийн зүүн талд байрлах металыг нэрлэдэг анод, мөн бага идэвхтэй металлаар хийсэн электрод - катод.
Цайрын электродын (анод) гадаргуу дээр давхар цахилгаан давхарга гарч ирэх ба тэнцвэр үүснэ.
Zn 0-2 ē ←→ Zn2+.
Энэ үйл явцын үр дүнд цайрын электродын потенциал үүсдэг.
Зэс электродын (катод) гадаргуу дээр давхар цахилгаан давхарга гарч ирэх ба тэнцвэрт байдал бий болно.
Cu 2+ + 2 ē ←→ Cu 0.
Үүний үр дүнд зэсийн электродын потенциал үүсдэг.
Цайрын электродын потенциал нь зэс электродын потенциалаас илүү сөрөг утгатай байдаг тул гадаад хэлхээг хаах үед, i.e. цайрыг зэстэй металл дамжуулагчаар холбоход электронууд цайраас зэс рүү шилжинэ. Энэ процессын үр дүнд цайрын электрод дээрх тэнцвэрт байдал баруун тийш шилждэг тул нэмэлт хэмжээний цайрын ионууд уусмал руу орох болно. Үүний зэрэгцээ зэс электрод дээрх тэнцвэрт байдал зүүн тийш шилжиж, зэсийн ионууд гадагшилна.
Иймээс гаднах хэлхээг хаах үед цайрын электрод дээр цайрын уусгах, зэс электрод дээр зэсийн тунадас үүсэх аяндаа явагддаг. Эдгээр процессууд нь потенциалыг тэнцүүлэх эсвэл бүх цайр уусах эсвэл зэс электрод дээр бүх зэс тунадас үүсэх хүртэл үргэлжилнэ.
Тиймээс Жакоби-Даниэлийн гальваник эсийн үйл ажиллагааны явцад дараахь үйл явц явагдана.
1. Анодын процесс, исэлдэлтийн процесс:
Zn 0-2 ē → Zn2+.
2. Катодын процесс, нөхөн сэргээх үйл явц:
Cu 2+ + 2 ē → Cu 0 .
3. Гадаад хэлхээнд электронуудын хөдөлгөөн.
4. Уусмал дахь ионуудын хөдөлгөөн: SO 4 2– анионууд анод руу, Cu 2+ катионууд катод руу. Уусмал дахь ионуудын хөдөлгөөн нь гальваник эсийн цахилгаан хэлхээг хаадаг.
Электродын урвалыг нэгтгэн дүгнэж үзвэл бид дараахь зүйлийг олж авна.
Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu.
Гальваник эс дэх энэхүү урвалын үр дүнд гаднах хэлхээнд электронууд болон эсийн доторх ионуудын хөдөлгөөн үүсдэг, өөрөөр хэлбэл. цахилгаан. Тиймээс нийт химийн урвалгальваник эс дотор урсах гэж нэрлэдэг гүйдэл үүсгэх урвал.
Галваник эс дэх цахилгаан гүйдэл нь исэлдэлт ба бууралтын процессыг орон зайн хувьд тусгаарлах замаар явагддаг исэлдэлтийн урвалын улмаас үүсдэг: исэлдэлтийн процесс нь сөрөг электрод (анод) дээр, бууралтын процесс нь эерэг дээр явагддаг. электрод (катод).
Гальваник эсийн үйл ажиллагаанд зайлшгүй шаардлагатай нөхцөл бол электродуудын боломжит зөрүү юм. Гальваник элементийн үйл ажиллагааны явцад олж авч болох электродуудын потенциалын хамгийн их зөрүүг эсийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч (EMF) гэж нэрлэдэг. Энэ нь катодын потенциал ба элементийн анодын потенциалын зөрүүтэй тэнцүү байна.
EMF = Э- Эа. (1)
Хэрэв энэ чиглэлд гүйдэл үүсгэх урвал аяндаа явагддаг бол элементийн EMF эерэг гэж тооцогддог. Эерэг EMF нь элементийн хэлхээний бичлэгийн тодорхой дараалалд нийцдэг: зүүн талд бичигдсэн электрод нь сөрөг байх ёстой. Жишээлбэл, Якоби-Даниэлийн элементийн схемийг дараах байдлаар бичнэ.
Zn │ ZnSO 4 ║ CuSO 4 │ Cu.
1.4. Электродын потенциалын тэгшитгэл (Нернстийн тэгшитгэл)
Төрөл бүрийн электродын үйл явцын потенциалыг судалсны үр дүнд тэдгээрийн утга дараах хүчин зүйлээс хамаардаг болохыг тогтоожээ.
1) бодисын шинж чанар - электродын процесст оролцогчид;
2) эдгээр бодисын концентраци (үйл ажиллагаа) хоорондын харьцааны тухай;
3) системийн температур дээр.
Стандарт нөхцөлд (температур 298 К буюу 25 ° C, даралт 101.3 кПа буюу 1 атм, электролитийн уусмалын молийн концентраци 1 моль / л) электродын потенциал нь тодорхой стандарт утгатай байна. Хэрэв электролитийн концентраци эсвэл температур нь стандартаас ялгаатай бол электродын потенциалыг Нернстийн тэгшитгэлийг ашиглан стандарт потенциалаас тооцоолж болно.
ЭҮхэр/Улаан= Э 0 Үхэр/Улаан + ln , (2)
Хаана Т - үнэмлэхүй температур (273 + т), TO; Ф- Фарадей дугаар (96485 С/моль); n- исэлдэх-багадах урвалд оролцож буй электронуудын тоо; [Ox] нь исэлдсэн хэлбэрийн концентраци (металл электродын хувьд энэ нь уусмал дахь металлын ионуудын концентраци), моль/л; - сэргээгдсэн хэлбэрийн концентраци; Р- бүх нийтийн хийн тогтмол (8.314 Ж/моль градус).
25 ° C-ийн температурт багассан хэлбэр нь металыг элементийн төлөвт илэрхийлсэн тохиолдолд дараах тэгшитгэлийг ашиглаж болно.
ЭҮхэр/Улаан= Э 0 Үхэр/Улаан + lg ХАМТҮхэр, (3)
Хаана ХАМТ Ox - уусмал дахь металлын ионуудын концентраци, моль/л.
Жишээ. 0.01М цайрын нитратын Zn(NO 3) 2 уусмалд дүрсэн цайрын электрод болон 0.001М мөнгөний нитратын AgNO 3 уусмалд дүрсэн мөнгөн электродын нөлөөгөөр үүссэн гальван элементийн EMF-ийг тооцоол. Температур 25 ° C. Элементийн бүдүүвч дүрслэлийг өгч, катод ба анод дээр тохиолддог электродын процессуудыг бичнэ үү.
Шийдэл.Цайр ба мөнгөний стандарт бууралтын потенциалыг харьцуулж үзвэл мөнгөн электрод нь заасан гальваник элементийн катодын үүрэг, цайрын электрод нь анодын үүрэг гүйцэтгэх болно.
Энэхүү гальваник эсийн бүдүүвч дүрслэл:
Zn │ Zn(NO 3) 2 ║ AgNO 3 │ Ag.
Анодын процесс: Zn 0 – 2 ē → Zn2+.
Катодын процесс: Ag++ ē → Ag0.
Гальваник эсийн EMF-ийг (1) томъёогоор, катод ба анодын потенциалыг Нерстийн тэгшитгэлээр хялбаршуулсан хэлбэрээр (3) тооцоолно.
Э Zn 2 + / Zn 0 \u003d - 0.762 + lg0.01 \u003d - 0.82 B
Э Ag + / Ag 0 \u003d - 0.90 + log0.001 \u003d + 0.62 B
EMF \u003d 0.62 - (-0.82) \u003d 1.44 В.
