Лекции по химии
g, AgCl
(Pt)H2(HCl(Ag, AgCl
б) сложные: имеют границу раздела между двумя растворами , в которые
погружаются электроды. На границе раздела растворов возникает
диффузионный пот-л. Н/р цинковый и медный электроды погружены в растворы
своих солей. Zn(Zn2+((Cu2+(Cu
Zn(ZnCl2((CuSO4(Cu
ЭДС всех перечисленных элементов определяется как разность пот-лов правого
и левого электродов Хим цепи используются при создании хим источников тока
2) концентрационные состоят из электродов с одинаковыми пот-лами
определяющими реакциями, которые отличаются друг от друга активностью
участвующих в них вещ-в
а) 1 рода: состоят из 2 одинаковых по природе электродов, которые
различаются активностью, но погруженных в один и тот же раствор
электролита. Н/р концентрационные амальгамные цепи
(Hg)Zn(ZnSO4(Zn(Hg)
(Hg)Zn(Zn2+(Zn(Hg)
a1 > a2
в электродах такого типа, чем больше активность металла в амальгаме тем
отрицательнее пт-л.
суммарный процесс вводится к переносу металла из амальгама более концен-
ой в менее конц-ую
б) 2 рода: состоят из двух одинаковых электродов, но погруженных в 2
раствора одного и того же электролита с различной активностью ионов. Н/р
серебряная концентрационная цепь
Ag(AgNO3((AgNO3(Ag
чем больше активность ионов, тем больше пот-л
суммарный процесс сводится к переносу ионов из более конц растворов в
менее.
Преимущества химические источников тока
. Портативность
. Бесшумность работы
. Процессы идут при температуре окружающей среды
. Без выделения веществ
В случаях, когда требуется получение большого количества энергии за
короткое время, используют аккумуляторы, когда требуется ток малой величины
и малое время, используют батарейки.
Химические источники тока подразделяются:
- По назначению:
- Первичные (1 раз)( батарейки
- Вторичные (много)( аккумуляторы
- По конструкции
- Элементы с загущенным электролитом (непролив.)
- Элементы с жидким электролитом (наливные)
- По особенностям работы
- С твердыми окислителями
- Элементы воздушных систем
- Смешанные
Сухой элемент предложен Леклонше (1876г.) марганцево-цинковый элемент.
Используется электролит в загущенном виде (загуститель крахмал вещества).
Применяется для питания аппаратуры связи и бытовых приборов.
Анод – цинк
Катод – графитовый стержень с оксидом 4-х валентного марганца MnO2.
Электролитом является паста (хлорид аммония с добавлением муки или
крахмала)
Zn(NH4Cl(MnO2
A: Zn(Zn2++2e
2Zn2++NH4Cl([Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+4H+
K: Восстановление Mn4+ к Mn3+
MnO2+H++e(MnOOH
Суммарное уравнение токообразующей реакции
2Zn0+4MnO2+4NH4Cl(4MnOOH+ZnCl+[Zn(NH2)]Cl2
A K E=1,5B
Сухой кислородно-цинковый элемент
Zn(NH4Cl(O2
Катодным деполяризатором является кислород воздуха, током отвода –
активированный уголь, пропитанный водоотталкивающим веществом.
Катод – полый угольный цилиндр, внутренняя полость которого обеспечивает
доступ кислорода. Снаружи он соприкасается с загущенным электролитом.
O2+2Zn+4NH4Cl(ZnCl2+[Zn(NH3)4]Cl2+2H2O
E=1,4B
Ртутно-цинковый
Катод – оксид ртути с графитом и запрессованный в отдельный корпус
Анод – цинковый порошок с добавкой 1% ртути, который запрессовывается в
крошку электролита
Электролит – 40% гидроксид калия с добавкой 5% оксида цинка. Им пропитывают
фильтрованную бумагу, которую помещают между электродами.
HgO+2KOH+Zn(K2ZnO2+H2O+Hg
E=1,34B
Элементы хранятся много лет и работают при температуре до 1300 и
используется в приемниках, слуховых аппаратах и кардиостимуляторах.
Наливные
Можно увеличивать напряжение так как на аноде металл с более
электроотрицательным потенциалом (Mg). Однако такие аноды в водных
растворах окисляются, выделяя водород, что ведет к саморазряду аккумулятора
при хранении. Поэтому разработаны элементы, которые хранятся в сухом виде и
электролит заливают перед началом работы.
Свинцово-кадмиевый
Cd(H2SO4(PbO2
PbO2+H2SO4+Cd(PbSO4+CdSO4+2H2O
E=2,2B
Аккумулятор – устройство, в котором происходит взаимные превращения
электрической энергии в химическую и наоборот.
В них под действием внешнего источника тока накапливается химическая
энергия, которая затем переходит в электрическую. Процесс накопления
химической энергии называется зарядкой аккумулятора, процесс превращения
химической энергии в электрическую – разрядкой.
При зарядке он работает как электролизер, при разрядке – гальванический
элемент
Свинцовый
Электроды создаются заполнением решеток свинцовой решетки пастой из оксида
2-х валентного свинца. Электролит – 32% H2SO4 при погружении электродов в
раствор H2SO4 происходит реакция
PbO+H2SO4(PbSO4(+H2O
В этом состоянии оба электрода имеют один состав, окислительно-
восстановительное взаимодействие невозможно, значит аккумулятор разряжен.
При зарядке через аккумулятор пропускают постоянный ток, и при этом
протекает процессы электролиза. На катоде идет процесс восстановления
свинца от +2 до 0
K: PbSO4+2H2++2e(Pb+H2SO4
Pb2++2e(Pb0
A: PbSO4+SO42+(Pb(SO4)2+2e
Pb2+(Pb4++2e
Pb(SO4)2+2H2O(PbO2+H2SO4
Таким образом, после разрядки один электрод представляет собой губчатый
свинец (PbO2).
При работе аккумулятора (разрядке) процесс протекает в другом направлении
K: Pb4+O2+H2SO4(Pb(SO4)2+H2O
Pb4+(SO4)2+2H++2e(Pb2+SO4+H2SO4
Pb4++2e(Pb2+
A: Pb+SO42–(PbSO4+2e
Pb0(Pb2++2e
Pb+PbO2+2H2SO4(2PbSO4+2H2O
[pic] E=2,04B
[pic]
В конце заряда напряжение достигает значения диссоциации воды
K: 2H++2e(H20
A: 2H2O(O2(+4H++4e
Разряжать аккумулятор следует до 1,7В, так как при этом на электродах
образуется сульфат свинца (PbSO4) особой кристаллической структуры, которая
изолирует активную массу электрода от электролита.
-----------------------
Теплоотдатчик Т1=const
v Q1
1 моль > А=Q1-Q2
v Q2
Теплоприемник T2=const
| | скачать работу |
Лекции по химии |