Elektrochemie
Elektrolýza, elektrodový potenciál
Zdeněk Moravec, hugo@chemi.muni.cz
1 / 6
Elektrolýza
1. Faradayův zákon
Probíhá v roztocích nebo taveninách
Elektrolýze může podléhat rozpouštědlo nebo ionty elektrolytu
2 H2O −−→ 2 H2 + O2
1. Faradayův zákon
Hmotnost vyloučené látky je úměrná proudu, který prochází
elektrolytem a času, po který elektrolýza probíhala
m = A.I.t = A.Q
A - elektrochemický ekvivalent, I - proud, t - čas, Q - náboj
2 / 6
Elektrolýza
2. Faradayův zákon
2. Faradayův zákon
Látková množství vyloučená jednotkovým nábojem jsou pro všechny
látky ekvivalentní.
A = M
Fz
z - počet vyměňovaných elektronů
F - Faradayova konstanta (96 485,33 C.mol−1
) - náboj jednoho molu
elektronů
F = e.NA = 1, 602176565 × 10−19.6, 02214129 × 1023
3 / 6
Elektrodový potenciál
Elektroda - elektrický vodič ponořený do roztoku elektrolytu
Elektroda prvního druhu - kov ponořený do roztoku své soli Cu|Cu2+
Elektroda druhého druhu - kov pokrytý vrstvou jeho nerozpustné
sloučeniny ponořený do roztoku rozpustné soli Ag|AgCl|KCl
Elektrodový potenciál (E) - potenciál elektrody vůči standardní
vodíkové elektrodě, jednotkou je volt [V]
Standardní elektrodový potenciál (E0) - elektrodový potenciál za
standardních podmínek
Nernstova rovnice - E = E0 − RT
zF ln c
Nernstova-Petersonova rovnice - E = E0 − RT
zF ln ared
aox
4 / 6
Elektrodový potenciál
Elektroda E0 [V]
Li/Li+ -3,045
Cs/Cs+ -2,923
Mg/Mg2+ -2,363
Zn/Zn2+ -0,762
Fe/Fe2+ -0,440
Ni/Ni2+ -0,250
H/H+ 0,000
Cu/Cu2+ 0,337
Cu/Cu+ 0,521
Ag/Ag+ 0,799
Pt/Pt2+ 1,200
Au/Au3+ 1,498
Mn3+/Mn2+ 1,51
Ce4+/Ce3+ 1,61
Standardní vodíková elektroda (SVE) platinový
drátek pokrytý platinovou
černí, sycený plynným vodíkem pod
tlakem 101 325 Pa za teploty 273,15 K,
ponořený do roztoku o jednotkové
aktivitě H+. Tato elektroda má nulový
elektrodový potenciál.
5 / 6
Elektrodový potenciál
Výpočet
Vypočítejte elektrodový potenciál zinkové elektrody, koncentrace
elektrolytu je 0,5 mol.dm−3 a teplota 25 ◦C.
Při elektrodovém ději se vyměňují dva elektrony: Zn −−→ Zn2+
.
Standardní elektrodový potenciál (E0) Zn/Zn2+ je -0,762 V.
E = E0 − RT
zF ln c = −0, 762 + 8,314 . 298,15
2 . 96485,33 ln(0, 5) = −0, 771 V
Vypočítejte potenciál platinového drátku ponořeného do roztoku, kde
je koncentrace Fe2+ 0,15 mol.dm−3 a koncentrace iontů Fe3+
0,05 mol.dm−3, měření probíhá za teploty 0 ◦C.
Při elektrodovém ději se vyměňuje jeden elektron: Fe2+
−−→ Fe3+
.
Standardní elektrodový potenciál (E0) Fe3+/Fe2+ je 0,771 V.
E = E0 − RT
zF ln([red]
[ox] ) = 0, 771 − 8,314 . 273,15
1 . 96485,33 ln(0,15
0,05 ) = 0, 745 V
6 / 6