Электрод классификациясы

Электродтар потенциал аныќтаушы заттыњ т‰ріне, электродта µтетін реакцияныњ т‰ріне жєне олар ќандай маќсатќа ќолданылуына байланысты бірнеше типке бµлінеді.

Бірінші текті электродтар. Оларѓа металл жєне бейметалл электродтары жатады. Металл электродыныњ потенциалы катионныњ (Мⁿ⁺), бейметалл электродыныњ потенциалы анионныњ (A^n-) активтілігімен аныќталады.

Олардыњ жазылуы: Mⁿ⁺/M, мысалы, Zn²⁺/Zn.

A^n-/A, мысалы, Se^2-/Se,

яѓни, халыќаралыќ стандарт бойынша оң жаққа ион, содан соњ металл немесе бейметалл жазылады.

Электродтыќ реакция мен Нернст тењдеуі келесі т‰рде жазылады:

Мⁿ⁺+ne®M; (21)

А+ne®А^n-; (22)

Мысалы, к‰міс электроды: Ag⁺ / Ag;

М±нда ж‰ретін реакция: Ag⁺+eÛAg.

Потенциалыныњ тењдеуі: .

Селен электроды: Se^2-/ Se;

Ондаѓы реакция: Se+2eÛSe^2-,

Потенциалыныњ тењдеуі: .

Екінші текті электродтар. Олар металдан, сол металдыњ нашар еритін т±зынан жєне осы т±збен аттас анионы бар басќа бір электролиттіњ ерітіндісінен т±рады. М±нда металл µзініњ нашар еритін т±зыныњ пастасымен ќапталып, сол нашар еритін т±збен аттас анионы бар электролиттіњ ерітіндісіне батырылады.

Электродтыњ жазылуы:

Электродтыќ реакция катионныњ да, анионныњ да ќатысында ж‰реді. Электрхимиялыќ процестіњ µзімен (Мⁿ⁺+neÛM) ќатар, нашар еритін МА т±зыныњ т±нбаѓа т‰суі не ерітіндіге µтуі байќалады (МАÛМⁿ⁺+A^n-). Осы екі процестіњ ќосындысы мына реакцияны береді:

МА+neÛM+A^n-

Электрод потенциалы осы соњѓы реакциямен аныќталады. Потенциалдыњ тењдеуі ( _МА= _М=1 жаѓдайда) мына т‰рде жазылады:

(23)

Екінші текті электродтардыњ потенциалы ±заќ уаќыт бойына µзгермей т±раќты саќталатындыќтан олар салыстырмалы электрод ретінде потенциометриялыќ єдістерде ќолданылады. Салыстырмалы электрод ретінде кµбінесе каломель жєне хлор - к‰міс электродтары пайдаланылады.

Газ электродтары. Газ электродтарыныњ схемасы жалпы т‰рде былай жазылады:

ерітінді / газ, металл.

Ерітіндіде сол алынѓан газдыњ ионы болады. Электродта металл рµлін инертті металдар (платина, алтын, родий т.б.) атќарады. Инертті металл электродтыќ реакцияѓа ќатыспайды, тек µткізгіш ретінде ќолданылады.

Газ электродына сутек, оттек, хлор электродтары жатады.

Сутек электроды - платина ±нтаѓымен ќапталѓан, сутек газымен ќаныќќан жєне сутек ионы бар ерітіндіге батырылѓан платина пластинкасы. Электродтыњ схемасы:

H₃O⁺/H₂, Pt

Сутек электродындаѓы реакция:

2Н⁺+2еÛН₂

Электрод потенциалыныњ формуласы:

немесе, болатындыќтан:

(31)

Стандартты жаѓдайда ( ) сутек электроды стандартты сутек электроды деп аталады, оныњ потенциалы, жоѓарыда айтылѓандай, нµлге тењ.

Сутек электродыныњ потенциалын µлшеу арќылы ерітіндініњ рН-ын потенциометрлік єдіспен аныќтайды; атм болѓан жаѓдайда

немесе ,

осыдан 298К-де

(32)

Амальгама электродтары. Б±л электродтар металл амальгамасы мен сол металдыњ ионы бар ерітіндіден т±рады. Схемасы: Mⁿ⁺/M (Hg)

Электродтыќ реакцияныњ жєне электрод потенциалыныњ тењдеулері:

Mⁿ⁺+neÛM(Hg)

Жєне (33)

м±нда _M(Hg)- металдыњ амальгамадаѓы активтілігі.

(33) - тењдеуден амальгама электродыныњ потенциалы металл ионыныњ амальгамадаѓы жєне ерітіндідегі активтіліктерімен аныќталатынын кµреміз.

Амальгама электродтары лабораториялыќ ж±мыстарда ќолданылады, мысалы, гальваникалыќ элементтердіњ электрќозѓаушы к‰штерін µлшеуге ќолданылатын стандартты Вестон элементіндегі электродтардың біреуі кадмийдіњ амальгама электроды: Cd²⁺/Cd(Hg). Єдетте сілтілік металдардыњ электродтары олардыњ амальгамасы т‰рінде болады.

Тотыѓу - тотыќсыздану электродтары. Жалпы алѓанда барлыќ электродтарда электродтыќ потенциал тотыѓу - тотыќсыздану реакциясыныњ нєтижесінде пайда болады. Соѓан ќарамастан кейбір электродтардыњ тотыѓу - тотыќсыздану электродтары деп аталу себебі м±ндай электродтарда реакция металл мен ерітінді шекарасында емес, ерітіндініњ µз ішінде µтеді.

Тотыѓу - тотыќсыздану электродтары (немесе, редокс электродтар) инертті металдан жєне ішінде заттыњ тотыќќан жєне тотыќсызданѓан т‰рі бар ерітіндіден т±рады. Ерітіндіге батырылѓан инертті металл электродтыќ реакцияѓа ќактыспай, тек µткізгіш рµлін атќарады. Электродтыњ схемасы жєне онда ж‰ретін реакцияныњ тењдеулері жалпы т‰рде былай жазылады:

Ox, Red/Pt жєне Ox+ne®Red

Мысалы, Sn⁴⁺, Sn²⁺/Pt; Fe³⁺, Fe²⁺/ Pt жєне MnO₄^-,Mn²⁺/Pt электродтары т.б. Оларда ж‰ретін реакциялар:

Sn⁴⁺+2eÛSn²⁺, Fe³⁺+e ÛFe²⁺ жєне MnO₄^-+5e+8H⁺ÛMn²⁺+4H₂O.

Тотыѓу - тотыќсыздану электродыныњ потенциалы да Нернст тењдеуімен µрнектеледі:

, (34)

м±нда - стандартты тотыѓу - тотыќсыздану потенциалы.

Лютер ережесі. Ќарапайым редокс электродтардыњ потенциалын соѓан сєйкес бірінші текті электродтардыњ потенциалымен байланыстырып ќарастыруѓа болады. Мысалы, М металы ерітіндіде тотыѓу дєрежесі єр т‰рлі иондар т‰рінде, яѓни тотыѓу дєрежесі жоѓары ион М^h+ жєне тотыѓу дєрежесі тµмен ион Mⁿ⁺ т‰рінде болсын дейік. Сонда б±л металдыњ бірінші текті екі электроды жєне бір редокс электроды болады:

M^h+/M; Mⁿ⁺/M

жєне

Mⁿ⁺, M^h+/Pt

Б±л электродтардыњ стандартты потенциалдары: жєне . Потенциалдардыњ арасындаѓы байланысты табу ‰шін металдыњ электрохимиялыќ еруі кезінде тотыѓу дєрежесі кµп М^h+ ионына бірден айналуын немесе єуелі тотыѓу дєрежесі аз Mⁿ⁺ ионы т‰зілуі арќылы айналуын ќарастырсаќ, процесті мынадай ќарапайым циклмен кµрсетуге болады:

Б±л цикл бойынша . Ал (немесе, ), олай болса

(36)

Осы (36) - тењдеу Лютер ережесі деп аталады, б±л ережені ќолданып ‰ш электродтыњ кез келгенініњ стандартты потенциалын ќалѓан екеуініњ белгілі стандартты потенциалдары арќылы табуѓа болады.

Лютер ережесі электрод потенциалдарыныњ біреуі ќиын аныќталатын немесе тіпті аныќталынбайтын жаѓдайларда ќолданылады. Мысалы бірінші текті Fe³⁺/Fe электродыныњ потенциалын тєжірибеден аныќтау Fe³⁺ иондарыныњ т±раќсыздыѓына байланысты ќиынѓа соѓады, сондыќтан оны бірінші текті Fe²⁺/Fe электроды мен Fe²⁺,Fe³⁺/Pt электродыныњ (редокс электрод) стандартты потенциалдары арќылы аныќтауѓа болады: