Aula 15

1. O conceito de eletroquímica. Os átomos são compostos de partículas carregadas - núcleos (+) e elétrons (-), mas em geral são eletricamente neutros. A presença de cargas elétricas pode não ser perceptível. Mas às vezes encontramos eletrificação. Penteamos o cabelo, mas o cabelo da cabeça se espalha. As roupas grudam no corpo e até mesmo descargas elétricas crepitantes são ouvidas. Isso revela um fenômeno universal - a ocorrência de cargas elétricas nos limites de fase. As superfícies em contato ora espontaneamente, ora com dispêndio de trabalho (caso da eletrificação por atrito) adquirem cargas elétricas opostas. Além dos exemplos óbvios, as cargas superficiais são a causa da corrente elétrica nas baterias; operação de termoelementos; cargas nas membranas das células nervosas asseguram a condução dos impulsos nervosos; cargas em nanopartículas estabilizam sistemas dispersos, etc. O próprio nome eletricidade surgiu da capacidade do âmbar de eletrificar (em grego hlektro - âmbar).

O ramo da físico-química que estuda a relação entre os fenômenos químicos e elétricos é chamado de eletroquímica. Os principais problemas da eletroquímica são a ocorrência de fenômenos elétricos em reações químicas e a ocorrência de reações químicas quando expostas à eletricidade.

Dois médicos italianos, Luigi Galvani (1737–1798, Bolonha) e Alessandro Volta (1745–1827), são considerados os fundadores da eletroquímica. Raiz galvano A BME tem 15 artigos.

Galvanocaustics

Galvanização

Galvanotropismo, etc.

O nome célula galvânica vem do sobrenome Galvani.

Um sistema eletroquímico é um sistema heterogêneo no qual uma corrente elétrica surge devido a uma reação espontânea (célula galvânica) ou uma reação não espontânea ocorre devido ao gasto de trabalho elétrico (eletrolisador). É possível uma dupla ação do sistema: em estado carregado, atua como fonte de corrente e, no processo de carregamento, como eletrolisador. Esse dispositivo é chamado de bateria. Todos os curiosos sabem disso.

Uma reação eletroquímica é uma reação acompanhada pela transferência de cargas através da fronteira de fase.

2. Variedades de potenciais de superfície. Dependendo da natureza das fases de contato, vários tipos de potenciais de superfície são distinguidos.

– O potencial de contato ocorre na interface entre dois metais. No caso do contato entre zinco e cobre, o zinco, que doa elétrons mais facilmente, é carregado positivamente, e o cobre, negativamente. As cargas em excesso concentram-se na interface metálica, formando uma dupla camada elétrica.

Se esse bimetal estiver imerso em um ácido, os elétrons que reduzem os íons H + deixam a superfície do cobre e, ao mesmo tempo, os íons de zinco passam da superfície do metal para uma solução:

– O potencial de difusão ocorre na interface entre dois eletrólitos líquidos. Estas podem ser soluções de uma substância com diferentes concentrações, ou soluções de diferentes substâncias, ou uma solução e um solvente. É óbvio que tal fronteira é instável. Ocorre difusão de íons, o que leva ao aparecimento de uma diferença de potencial. Vamos supor que o sistema consiste em soluções de cloreto de potássio e cloreto de hidrogênio com a mesma concentração de 1 mol/l. Ocorre a difusão de íons K + na solução de HCl e a contradifusão de íons H + na solução de KCl. A difusão de íons de hidrogênio ocorre a uma taxa mais alta (a direção é mostrada por uma seta mais longa), resultando em um excesso de carga positiva no lado da solução de KCl e no lado da solução ácida - negativo. Existe um salto potencial φ diff.

– O potencial de membrana ocorre em uma membrana caracterizada por permeabilidade seletiva em relação a íons de natureza diferente. Imagine soluções de cloreto de diferentes concentrações separadas por uma membrana que permite a passagem de íons de cloreto, mas não de íons de sódio. Então uma certa quantidade de íons Cl - de uma solução com maior concentração passará para uma solução com menor concentração. O excesso restante de íons Na + atrai íons Cl - e interrompe a transferência através da membrana. Um certo salto de potencial é estabelecido, correspondendo ao estado de equilíbrio.

– O potencial do eletrodo ocorre na interface entre metal (condutor de 1º tipo) – eletrólito (condutor de 2º tipo). O potencial de eletrodo é da maior importância na eletroquímica, pois o trabalho das fontes de corrente química é baseado neste fenômeno. Um sistema que consiste em um metal e um eletrólito é chamado de eletrodo. A seguir, falaremos sobre várias variedades de eletrodos. Agora, como exemplo, considere um eletrodo íon-metal (eletrodo do 1º tipo) Cu / Cu 2+ . Uma placa de cobre metálico é imersa em uma solução de sal de cobre, como CuSO 4 . O eletrodo é convencionalmente escrito como Cu | Cu 2+ , onde a linha vertical significa a interface entre o metal e o eletrólito.

A concentração de íons de cobre no metal e, consequentemente, seu potencial químico é maior do que em solução. Portanto, um certo número de íons Cu 2+ passa da superfície do metal para o eletrólito. Um excesso de elétrons permanece no metal. Íons carregados positivamente são atraídos para a superfície do metal do lado do eletrólito. Existe uma dupla camada elétrica (DES). Como resultado do movimento de íons na solução, um certo número de íons se afasta da superfície, ficando na camada de difusão. O valor de equilíbrio do salto de potencial na dupla camada elétrica é estabelecido. Esse salto de potencial j é chamado de potencial do eletrodo.

Considere o que determina a magnitude do potencial do eletrodo. A separação de cargas no DES significa o custo do trabalho elétrico, e a transferência de partículas de matéria na forma de íons do metal para a solução é um processo químico espontâneo que supera a resistência elétrica. Em estado de equilíbrio

Bem \u003d -W química

Vamos transformar esta equação para um mol de íons metálicos Me z+ (no nosso exemplo, isso é Cu 2+):

Onde F- Constante de Faraday 96485,3383 C mol -1 (segundo dados mais recentes). Em termos físicos, esta é uma carga de 1 mol de cargas elementares. Atividade de íons metálicos uma(Eu z+) no caso de soluções suficientemente diluídas pode ser substituído pela concentração Com(Eu z+). Dividindo a expressão escrita por zF obtemos uma equação para calcular o potencial do eletrodo:

No uma(Mez+) = 1; j \u003d j o \u003d DG ° / zF. Fazemos uma substituição:

Essa equação é chamada de equação de Nernst. De acordo com esta equação, o potencial do eletrodo depende da atividade (concentração) dos íons eletrólitos uma(Eu z+), temperatura E e a natureza do sistema Me/Me z+ , que está implícito no valor do potencial de eletrodo padrão j o.

Tomemos para comparação outro eletrodo, obtido pela imersão de uma placa de zinco em uma solução de sulfato de zinco, denotado pelo símbolo Zn | Zn 2+:

O zinco é um metal mais ativo que o cobre. Um número maior de íons Zn 2+ passa da superfície do metal para o eletrólito, e um excesso maior de elétrons permanece no metal (ceteris paribus). Como resultado, verifica-se que

j o (Zn 2+)< j о (Cu 2+)

Na série de atividades que você conhece, os metais são dispostos em ordem crescente de potenciais de eletrodo padrão.

3. Célula galvânica

Considere um sistema composto por dois eletrodos - cobre e zinco. Os eletrólitos são conectados por um tubo curvo cheio de solução de cloreto de potássio. Através de tal ponte, os íons podem mover íons. As mobilidades dos íons K + e Cl - são praticamente as mesmas, e assim o potencial de difusão é minimizado. Os metais são conectados por fio de cobre. O contato entre metais pode ser aberto se necessário. Um voltímetro também pode ser colocado no circuito. Este sistema é um exemplo de célula galvânica, ou fonte de corrente química. Os eletrodos em uma célula galvânica são chamados de meios elementos.

Com um contato aberto entre metais, os valores de equilíbrio dos potenciais do eletrodo são estabelecidos nas interfaces metal-eletrólito. Não há processos químicos no sistema, mas há uma diferença de potencial entre os eletrodos

Δφ \u003d j o (Cu 2+) - j o (Zn 2+)

Com um contato fechado, os elétrons começam a se mover da placa de zinco, onde sua concentração superficial é maior e o potencial é menor, para a placa de cobre. O potencial diminui no cobre e aumenta no zinco. O equilíbrio foi perturbado. Na superfície do cobre, os elétrons reagem com os íons na dupla camada elétrica para formar átomos:

Cu 2+ + 2e – = Cu

O potencial no cobre se aproxima do equilíbrio novamente. Na superfície do zinco, a falta de elétrons é compensada pela transição de íons para a dupla camada elétrica e dela para o eletrólito:

Zn = Zn2+ + 2e –

O potencial do zinco aproxima-se novamente do equilíbrio. Os processos nos eletrodos mantêm a diferença de potencial entre eles e o fluxo de elétrons não para. Existe uma corrente elétrica no circuito. Na meia célula de cobre, o cobre é depositado na superfície do metal e a concentração de íons Cu 2+ na solução diminui. Na meia célula de zinco, a massa do metal diminui e a concentração de íons Zn 2+ na solução aumenta simultaneamente. A célula galvânica funciona desde que o condutor esteja fechado e até que os componentes iniciais se esgotem - zinco metálico e sal de cobre. Somando as reações que ocorrem nos eletrodos, obtemos a equação de reação total na célula galvânica:

Zn + Cu 2+ \u003d Zn 2+ + Cu, Δ r H= -218,7 kJ; Δr G= -212,6 kJ

Se a mesma reação for realizada em condições normais entre zinco e sulfato de cobre, toda a energia é liberada na forma de calor igual a 218,7 kJ. A reação na célula galvânica produz um trabalho elétrico de 212,6 kJ, deixando apenas 6,1 kJ para o calor.

A diferença de potencial entre os eletrodos em uma célula galvânica é uma quantidade mensurável chamada força eletromotriz, EMF. Este é um valor positivo:

Os potenciais dos eletrodos e a EMF do elemento não dependem do tamanho do sistema, mas apenas dos materiais e condições. Portanto, as fontes de corrente têm tamanhos diferentes dependendo da finalidade, o que vemos nas baterias disponíveis comercialmente. Os eletrodos para medições práticas e científicas podem ser microdimensionados, permitindo que sejam introduzidos na célula para medir potenciais de membrana.

A célula galvânica considerada no estado padrão tem um EMF = 1,1 V.

EMF = |j o (Cu 2+ /Cu) - j o (Zn 2+ /Zn)| = 1,1 V.

A seguinte notação condicional do circuito galvânico é aplicada:

cátodo

ânodo

-Zn| Zn2+ || Cu2+ | Cu+

O ânodo é o eletrodo onde ocorre a oxidação.

O cátodo é o eletrodo no qual a redução ocorre.

A diferença de potencial dos eletrodos é medida com um voltímetro, mas o potencial de eletrodo de um eletrodo individual não pode ser determinado experimentalmente. Portanto, o potencial de um eletrodo selecionado condicionalmente é considerado zero e os potenciais de todos os outros eletrodos são expressos em relação a ele. Um eletrodo de hidrogênio padrão foi tomado como eletrodo zero. Consiste em uma placa de platina revestida com preto de platina e imersa em uma solução ácida, na qual o hidrogênio é passado sob uma pressão de 101,3 kPa. O eletrodo é escrito da seguinte forma:

Por convenção, jº(Pt, H 2 | H+)=0V.

Se o eletrodo de hidrogênio na célula galvânica estudada for o cátodo, o segundo eletrodo nesta célula é o ânodo e seu potencial é negativo. No caso oposto, quando o eletrodo de hidrogênio acabou sendo o ânodo, o segundo eletrodo tem um potencial positivo (cátodo). Em uma série de atividades metálicas, o hidrogênio está entre os metais com potenciais padrões negativos e positivos. Os potenciais de eletrodo padrão, expressos em relação ao eletrodo de hidrogênio, são dados nas tabelas. Podemos encontrar os potenciais da tabela e calcular o EMF de uma célula galvânica de cobre-zinco:

j o (Cu 2+ / Cu) = +0,34 V; j o (Zn 2+ / Zn) \u003d -0,76 V; EMF = 0,34 V - (-0,76 V) = 1,1 V.

Os sistemas vivos em todos os níveis de organização são sistemas abertos. Portanto, o transporte de substâncias através de membranas biológicas é uma condição necessária para a vida. A transferência de substâncias através de membranas está associada a processos de metabolismo celular, processos bioenergéticos, formação de biopotenciais, geração de impulso nervoso, etc. A violação do transporte de substâncias através de biomembranas leva a diversas patologias. O tratamento é frequentemente associado à penetração de drogas através das membranas celulares. A eficácia do medicamento depende em grande parte da permeabilidade da membrana para ele. O conceito de potencial eletroquímico é de grande importância para descrever o transporte de substâncias.

potencial químico dada substância m paraé o valor numericamente igual à energia de Gibbs por mol desta substância. Matematicamente, o potencial químico é definido como a derivada parcial da energia de Gibbs, G, em relação à quantidade da k-ésima substância, a uma temperatura constante T, pressão P e as quantidades de todas as outras substâncias m l (l¹k).

m k = (¶G/¶m k) P , T , m

Para uma solução diluída da concentração da substância C:

m = m0 + RTlnC

onde m 0 é o potencial químico padrão, numericamente igual ao potencial químico de uma dada substância na sua concentração de 1 mol/l em solução.

Potencial eletroquímico m- uma quantidade numericamente igual à energia de Gibbs G por um mol de uma dada substância colocada em um campo elétrico.

Para soluções diluídas

m = m o + RTlnC + ZFj (1)

onde F = 96500 C/mol é o número de Faraday, Z é a carga do íon eletrólito (em unidades elementares de carga), j é o potencial do campo elétrico, T [K] é a temperatura.

O transporte de substâncias através das membranas biológicas pode ser dividido em dois tipos principais: passivo e ativo.

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O potencial químico do componente neutro é uma função da temperatura, pressão e composição química da fase em que reside. O potencial químico é definido da seguinte forma:

onde G - energia livre de Gibbs, A - energia livre de Helmholtz, U - energia interna, I - entalpia, S - entropia, V - volume, T - temperatura, pressão. Nas medições, a diferença de potenciais químicos em vários estados termodinâmicos é sempre determinada, e nunca o valor absoluto do potencial químico em um determinado estado. No entanto, ao tabular os resultados, é conveniente atribuir um determinado valor a cada estado termodinâmico. Isso pode ser feito atribuindo um valor arbitrário ao potencial químico em algum estado e determinando seu valor em outro estado por comparação com o estado padrão dado.

Por exemplo, os potenciais químicos de elementos puros à pressão de uma atmosfera podem ser considerados iguais a zero. Assim que o estado padrão é estabelecido com precisão e os valores dos potenciais químicos em outros estados são tabulados, os resultados experimentais se tornam inequívocos. Voltaremos a esta questão quando discutirmos dados sobre células eletroquímicas.

O potencial eletroquímico de um íon foi introduzido por Guggenheim, e a diferença em seus valores em duas fases foi definida como o trabalho na transferência reversível de um grama de íon de uma fase para outra a temperatura e volume constantes. Depende da temperatura, pressão, composição química e estado elétrico da fase. Resta ver quão bem essas variáveis ​​independentes são definidas. Consideremos os seguintes casos em que o transporte de íons pode aparecer:

1. Temperatura e pressão constantes, a mesma composição química das fases. As diferenças entre as fases só podem ser de natureza elétrica.

a) Para a transferência de um grama de íon do componente i da fase para a fase a, o trabalho de transferência é igual a

onde a diferença entre as duas fases pode ser caracterizada pela diferença nos potenciais elétricos de ambas as fases (a segunda relação).

b) Para a transferência de íons do componente 1 grama e íons do componente 2 grama, desde que

o trabalho realizado é zero. Tais combinações de íons eletricamente neutras não dependem do estado elétrico da fase, e este fato pode ser usado para verificar a definição acima da diferença de potencial. Como para combinações neutras o trabalho total de transferência será igual a zero, de modo que a igualdade (13-3) seja satisfeita, temos

Se aplicarmos a igualdade (13-2) ao componente iônico 1, podemos combinar as igualdades (13-2) - (13-4) e expressar a diferença

potenciais eletroquímicos do componente iônico 2 na forma

Portanto, a diferença de potencial elétrico definida pela equação (13-2) não depende de qual dos dois componentes carregados (1 ou 2) é usado na equação (13-2). Nesse sentido, a diferença de potencial elétrico é definida corretamente e coincide com a ideia usual de diferença de potencial.

2. Temperatura e pressão constantes, diferentes composições químicas de ambas as fases. Ao transferir combinações neutras de íons que satisfaçam a igualdade (13-3), não há dependência do estado elétrico de nenhuma das fases. Assim, o trabalho de transferência dependerá apenas da diferença nas composições químicas. O trabalho de transferência de um componente carregado ainda será dado pela igualdade

mas não pode mais ser expresso simplesmente em termos de diferenças de potencial elétrico, pois o ambiente químico do componente transferido será diferente em ambas as fases.

Deve-se notar que uma característica quantitativa ou medida da diferença nos estados elétricos de duas fases com diferentes composições químicas ainda não foi estabelecida. É possível (e até razoável para alguns propósitos computacionais) definir tal variável elétrica, mas isso está inevitavelmente ligado a um elemento de arbitrariedade e não é essencial para a consideração de fenômenos termodinâmicos. Várias maneiras diferentes de fazer essa determinação são discutidas no Cap. 3. A definição usual de potencial elétrico é baseada em eletrostática ao invés de termodinâmica, então o uso de potenciais eletroquímicos é mais apropriado aqui.

De interesse é a questão do estado da fase, bem como se ambas as fases estão no mesmo estado. Se duas fases têm composições diferentes, então a questão de saber se elas estão no mesmo estado elétrico é irrelevante do ponto de vista da termodinâmica. Por outro lado, se ambas as fases são quimicamente idênticas, é conveniente descrever quantitativamente seus estados elétricos de uma maneira que coincida com a definição usual de potencial.

Processos de eletrodos. O conceito de saltos de potencial e força eletromotriz (EMF). Circuitos eletroquímicos, elementos galvânicos. Eletrodo de hidrogênio padrão, potencial de eletrodo padrão. Classificação de circuitos eletroquímicos e eletrodos.

PALESTRA 9

A transformação mútua de formas elétricas e químicas de energia ocorre em sistemas eletroquímicos, incluindo:

ª condutores do segundo tipo - substâncias com condutividade iônica (eletrólitos).

ª condutores do primeiro tipo - substâncias com condutividade eletrônica.

Na interface entre duas fases, uma carga elétrica é transferida, ou seja, há um salto potencial ().

Um sistema que consiste em entrar em contato com condutores do primeiro e do segundo tipo é chamado de eletrodo.

Os processos que ocorrem no limite de fase dos condutores do tipo I e II nos eletrodos são chamados deprocessos de eletrodos .

O eletrodo é um sistema que consiste em pelo menos duas fases.

Consideremos como ocorre um salto de potencial - o potencial do eletrodo - na interface entre o metal e a solução salina desse metal. Quando uma placa de metal é imersa em uma solução salina, alguns dos íons metálicos da superfície da placa podem ir para a solução adjacente à superfície da placa. O metal é carregado negativamente e as forças eletrostáticas resultantes impedem o fluxo adicional desse processo. O sistema está em equilíbrio. O processo inverso de transição de cátions metálicos da solução para a placa também é possível. Esses processos levam ao aparecimento de uma dupla camada elétrica e a um salto de potencial.

A direção do processo de transferência de íons metálicos é determinada pela razão dos potenciais eletroquímicos dos íons () na fase de solução e na fase condensada. O processo continua até que os potenciais eletroquímicos nas duas fases sejam equalizados.

O potencial eletroquímico consiste em dois termos

m química. - potencial químico que caracteriza a resposta química a uma mudança no ambiente de uma determinada partícula.

m el - o componente elétrico do potencial eletroquímico ou a energia potencial do campo elétrico, que caracteriza a resposta ao campo elétrico.

Para um certo tipo de partículas carregadas (i)

z eué a carga do íon,

– potencial interno, correspondendo ao trabalho de transferência de uma carga negativa elementar do infinito no vácuo profundo na fase.

Equilíbrio de um sistema eletroquímico caracterizada pela igualdade de potenciais eletroquímicos (em vez de químicos) de partículas carregadas em diferentes fases.

Na solução do sistema de equilíbrio (I) / metal (II), temos:

Em um sistema fora de equilíbrio, o trabalho de transferência de um equivalente-mol. íons da fase I para a fase II é

Desde então

Em equilíbrio, levando em conta (1), temos:

onde é o salto na interface (potencial absoluto do eletrodo). Indicar

onde é o salto potencial no limite de fase em um eu = 1 (potencial de eletrodo padrão).

O potencial padrão é uma característica de valor de um determinado processo de eletrodo. Depende da temperatura e da natureza do eletrodo. Então para um eletrodo do tipo Me Z+ /Me:

Um salto de potencial também ocorre na interface entre duas soluções, este é o potencial de difusão.

Em termos gerais (para qualquer tipo de eletrodos):

ou para 298K

Deve ser lembrado que se gases estão envolvidos na reação do eletrodo, então a atividade é considerada igual à pressão parcial; para a fase condensada de composição constante, uma=1.

As equações (1), (2) são chamadas Equações de Nernst para o potencial do eletrodo. A diferença de potencial elétrico pode ser medida experimentalmente apenas entre dois pontos da mesma fase onde μ eu = const. Quando uma carga elementar se move entre dois pontos que estão em fases diferentes, além da elétrica, deve ser realizado trabalho associado a uma mudança no ambiente químico da carga. A magnitude deste componente químico do trabalho não pode ser determinada, então o valor absoluto do potencial do eletrodo não pode ser medido. Empiricamente, é possível determinar apenas a magnitude da EMF de uma célula galvânica composta por dois eletrodos.

Regras para gravação de eletrodos e circuitos eletroquímicos.

Sistemas constituídos por dois ou mais eletrodos, conectados de maneira especial e capazes de produzir trabalho elétrico, ou seja, servir como fonte de energia elétrica, são chamados de células galvânicas.

Força eletromotriz de uma célula galvânica(EMF GE) é a soma dos saltos nos potenciais do eletrodo em todos os limites de fase na condição de equilíbrio (a corrente no circuito externo é zero).

a) As seguintes regras de registro são aceitas para eletrodos: substâncias em solução são indicadas à esquerda da barra vertical, substâncias que formam outra fase (gás ou sólida) são indicadas à direita.

Se uma fase contém várias substâncias, seus caracteres são separados por vírgulas.

Por exemplo,

A equação da reação do eletrodo para um eletrodo separado é escrita de tal forma que as substâncias na forma oxidada e os elétrons estão localizados à esquerda e as substâncias na forma reduzida estão à direita:

b) Ao registrar células galvânicas, um eletrodo com potencial mais negativo está localizado à esquerda; as soluções de ambos os eletrodos são separadas uma da outra por uma linha pontilhada vertical se estiverem em contato uma com a outra, e por duas linhas sólidas se houver uma ponte salina entre as soluções, por exemplo, uma solução saturada de KCl, com a qual o potencial de difusão é eliminado. Assim, o eletrodo carregado positivamente é sempre indicado à direita, e o eletrodo carregado negativamente é sempre indicado à esquerda.

Eletrodo , em que flui processo de oxidação, é chamado ânodo ().

O eletrodo no qual flui processo de recuperação, é chamado cátodo ().

As reações no cátodo e no ânodo são chamadas de reações do eletrodo.

O processo químico total que ocorre em uma célula galvânica consiste em processos de eletrodo e é expresso pela equação:

Se os processos de eletrodo e uma reação química em uma célula galvânica podem ser realizados nas direções direta (durante a operação da célula) e reversa (quando a corrente elétrica é passada pela célula), esses eletrodos e uma célula galvânica são chamados reversível.

A seguir, serão considerados apenas eletrodos reversíveis e células galvânicas.

Vamos considerar com mais detalhes o mecanismo da ocorrência de potenciais galvânicos usando o exemplo de um eletrodo de hidrogênio. O eletrodo de hidrogênio pertence aos eletrodos do primeiro tipo. Eletrodo de hidrogênioé uma platina platinada imersa em uma solução ácida, por exemplo HC1, e soprada com uma corrente de gás hidrogênio. A reação ocorre no eletrodo

onde H+ q denota o próton solvatado em solução aquosa (isto é, o íon hidrônio H e O+), e e(Pt) é o elétron remanescente na platina. Nesse eletrodo, uma molécula de hidrogênio se dissocia para formar um íon hidrônio em solução e um elétron de condução em platina. Neste caso, o metal de platina é carregado negativamente e a solução é carregada positivamente. Como consequência, há uma diferença de potencial elétrico entre a platina e a solução. Aparece uma camada dupla, composta por cargas negativas e positivas, assemelhando-se a um capacitor elétrico plano. O eletrodo de hidrogênio é reversível em relação ao cátion.

Ao considerar o equilíbrio para a reação de dissociação dada, é necessário levar em conta que o cátion H + resultante, deixando a platina, trabalha contra forças elétricas. Este trabalho é feito devido à energia térmica da solução. É igual à energia elétrica armazenada. Portanto, o potencial químico dos prótons aquosos, p(H ^ q), não será igual à soma simples p°(Hgq) + R71ntf(Hg q), pois a solução tem um potencial elétrico diferente da platina. Levando em conta o trabalho contra as forças do campo elétrico no processo de transferência de prótons, para p(H * a) obtemos

onde cp(Pt) é o potencial elétrico do eletrodo de platina; (p) - potencial elétrico da solução; d(HM - atividade de cátions hidrogênio em solução; F- Número de Faraday (F= 96485 C/mol); valor cf (R)- f (P0 é o potencial galvânico na interface da platina - solução D^f. O número de Faraday surgiu porque os potenciais químicos são geralmente calculados por mol, e não por elétron. Trabalhe contra as forças do campo elétrico P [f (/ >) - - f(P0] é realizado devido à energia térmica da solução. É este trabalho que garante o carregamento dos eletrodos, cuja descarga, quando o circuito externo é fechado, é acompanhada pela produção de energia elétrica energia.

Uma quantidade do tipo p(H + q) é chamada potencial eletroquímico. Equacionando em equilíbrio os potenciais químicos para substâncias nas partes esquerda e direita da reação (16.1), obtemos

onde p)