Электродвижущая сила ЭДС — Справочник химика 21

    На поверхности контакта двух проводящих фаз электрохимической системы (различной химической природы, агрегатного состояния и типа проводимости) наблюдаются скачки потенциала. Сумма скачков потенциала на всех границах раздела фаз равновесной электрохимической системы называется электродвижущей силой (ЭДС) элемента или цепи. Она может быть непосредственно измерена как разность потенциалов фаз, находящихся на концах цепи. Для электрохимических систем характерны три основные типа скачков потенциала скачки потенциала металл — раствор, раствор — раствор и металл — металл. [c.280]
    Основная характеристика гальванического элемента — электродвижущая сила (эдс) равна разности его электродных потенциалов  [c.135]

    Стандартные потенциалы металлов, расположенные в порядке возрастания их алгебраической величины, образуют так называемый ряд напряжений металлов, или ряд стандартных электродных потенциалов. Для определения электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента следует из стандартного потенциала с большей алгебраической величиной вычесть стандартный потенциал с меньшей алгебраической величиной. Так, ЭДС медно-цинкового гальванического элемента составляет (см. приложение V) 

[c.126]

    Электродвижущая сила (ЭДС) химического источника тока равна разности электродных потенциалов катода, и анода. Существует большое количество гальванических элементов, важнейшие из которых приведены в табл. 96. [c.155]

    ЭНЕРГЕТИКА ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ (ЭДС) [c.227]

    Таким образом, разность потенциалов на концах равновесной электрохимической цепи однозначно связана с изменением свободной энергии Гиббса в ходе соответствующей химической реакции. Величина Е, т. е. разность потенциалов на концах равновесной электрохимической цепи, называется ее электродвижущей, силой (ЭДС). Если же на отдельных фазовых границах (хотя бы на одной) равновесие не устанавливается, то разность потенциалов на концах цепи не равна ЭДС и уравнение (VI.19) оказывается неприменимым. Величина пРЕ характеризует максимальную электрическую работу, которую можно получить при помощи электрохимической цепи. Уравнение (VI.19) служит основой для расчета АО различных химических реакций. Часто электрохимический метод определения изобарного потенциала имеет существенные преимущества перед термохимическим методом. 

[c.118]

    Основной характеристикой электрохимической системы является электродвижущая сила (ЭДС) — разность потенциалов между двумя металлическими электродами, измеряемая при протекании обратимых процессов в системе. [c.314]

    Разность потенциалов электродов гальванического элемента называется его электродвижущей силой ЭДС( ). При расчете значения Е принято из значения потенциала фз электрода, записанного в обозначении состава гальванического элемента справа, вычесть значение потенциала ф1 электрода, записанного в обозначении состава слева, в начале записи Е = = Ф2—Ф1- 

[c.188]

    Разность электродных потенциалов — это электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента. Так как водородный электрод служит электродом сравнения, для которого о=ОВ, то измеряемая ЭДС рассматриваемого элемента — это потенциал медного электрода по отношению к водородному. Ниже значения электродных потенциалов будем обозначать символом Е (иногда пользуются символом ф), как и ЭДС электродных реакций. Таким образом, потенциалы металлов можно сравнивать по ЭДС гальванической цепи с водородным электродом. [c.326]

    Потенциометрические методы основаны на измерении потенциалов различных электродов или, точнее, электродвижущих сил (ЭДС) различных цепей, поскольку экспериментально измеряется именно ЭДС, являющаяся разностью потенциалов.  [c.240]

    Электрохимическая цепь находится в равновесии, если на всех межфазных границах достигнуто равновесие и исключен диффузионный потенциал. В этом случае разность потенциалов между концами проводников первого рода, присоединенных к электродам, называется электродвижущей силой (ЭДС) гальванического элемента. [c.218]

    Если в цепи 1 > Уз, то ток всегда течет от к Уд для того чтобы цепь была замкнутой, ток внутри электрической батареи — источника тока — должен течь в обратную сторону, т. е. от отрицательного электрода к положительному. Это осуществляется за счет так называемой электродвижущей силы (ЭДС), уравновешивающей разность потенциалов во внешней цепи и падение потенциала на внутреннем сопротивлении Ло батареи  

[c.185]

    Разность электродных потенциалов Е — это электродвижущая сила (эдс) гальванического элемента. Так как водородный электрод служит электродом сравнения, для которого °н /н2 = = 0, то измеряемая эдс рассматриваемого элемента — это потенциал медного электрода по отношению к водородному. [c.261]

    Определение энергии Гиббса процесса. Подобно энтальпии ЛЯ и энтропии 5 величину ЬС физико-химических процессов можно определить экспериментально. Один из широко применяемых методов определения ДС окислительно-восстановительных реакций заключается в проведении их в гальваническом элементе и измерении его электродвижущей силы (эдс). Рассмотрим этот метод определения ДС7 на примере реакции вытеснения цинком меди из раствора сульфата меди  

[c.203]

    Электродвижущая сила (ЭДС) этой цепи при протекании какой-либо химической реакции в стандартных условиях (температура 25°С, давление 1 атм, концентрации всех веществ в ячейках- [c.163]

    По табл. 93 находим, что для С1 — -С1 о= 1,359 В, а для SOi S05 o = = 0,17 В. Разность стандартных потенциалов ионов, участвующих в реакции, называется электродвижущей силой (ЭДС) реакции. Чем больше ЭДС, тем энергичнее протекает реакция. Для реакции окисления сульфит-иона ЭДС равна 

[c.150]

    Вертикальные черточки здесь обозначают поверхности раздела фаз. В случае положительной электродвижущей силы (ЭДС) слева располагают отрицательный электрод, справа — положительный. Для того чтобы учесть соединение меди и цинка (непосредственное или с помощью промежуточных металлов), про- [c.232]

    Соединение электродов металлическим проводником приводит к возникновению электрического тока. Следовательно, в этой системе возникает электродвижущая сила — ЭДС элемента. 3)та ЭДС способна совершать работу по переносу электрона по металлическому проводнику (а следовательно, и любые виды работы, в которые можно преобразовать энергию электрического тока) за счет химической реакции окисления — восстановления. Таким образом, гальванический элемент представляет собой устройство, в котором уменьшение термодинамического потенциала в результате окислительно-восстановительной реакции преобразуется в энергию электрического тока. 

[c.294]

    Электродвижущая сила элемента. Электрическая работа равна произведению разности потенциалов на количество электричества. Максимальная разность потенциалов электродов, которая может быть получена при работе гальванического элемента, называется электродвижущей силой (ЭДС) элемента. Она равна разности равновесных потенциалов катода и анода элемента. Если на электродах превращается один моль эквивалентов вещества, то по закону Фарадея через систему протекает один фарадей электричества, при превращении одного моля вещества — п фарадеев электричества, равное числу молей эквивалентов в одном моле вещества. Таким образом, максимальная электрическая работа гальванического элемента при превращении одного моля вещества равна 

[c.194]

    Устройство, схематически изображенное на рис. 6.1, называют гальваническим элементом, а каждый из сосудов, содержащий раствор и платиновую пластину, — электродом или полуэлемеитом, хотя собственно электродом часто называют платиновую или другую пластину, служащую проводником электронов. При проведении реакции в гальваническом элементе химическая энергия превращается в электрическую. Электродвижущая сила ЭДС гальванического элемента может быть измерена с помощью потенциометра. Она непосредственно характеризует способность электронов данного восстановителя переходить к данному окислителю. 

[c.105]

    Что называется электродвижущей силой (ЭДС) гальванического элемента  [c.74]

    Если теперь пластинку любого металла, погруженную в раствор его соли, содержащий 1 моль ионов металла в 1000 г воды, соединить с водородным электродом, как показано на рис. 5.7, то получится гальванический элемент, электродвижущую силу (ЭДС) которого легко измерить. Эта ЭДС, измеренная при 25 С, и называется стандартным электродным потенциалом данного металла (обычно обозначается ). 

[c.158]

    Теплоемкость Коэффициент диффузии Плотность вещества Электродвижущая сила (ЭДС) Напряжение разложения Тепловое напряжение разложения Электрон [c.4]

    Напряжением разложения разл в ваннах и электродвижущей силой (ЭДС) в ХИТ называют разность равновесных потенциалов системы  [c.11]

    Величина электродвижущей силы (ЭДС) различных термопар при температуре холодного спая С° [c.473]

    Электродвижущая сила (ЭДС) этой реакции имеет положительное значение  

[c.148]

    Электродвижущая сила (эдс) химического источника тока представляет собой разность потенциалов положительного и отрицательного электродов  [c.18]

    По определению условный (относительный) окислительно-восстановительный потенциал редокс-пары (эмектродпый потенциал редокс-пары) — это электродвижущая сила (ЭДС) гальванической цепи, составленной из данного окислительно-восстановительного электрода и стандартного водородного электрода При этом в схеме записи гальва- [c.149]

    Элeктpoxимичe кaя цепь является равновесной при условии, что электрохимическое равновесие имеет место на каждой из ее фазовых границ. Разность потенциалов на концах такой цепи называется электродвижущей силой (ЭДС) цепи. Рассмотрим цепь а (рис. 2.1) и предположим, что электрод М1 — цинковый, электрод М2 — хлорсеребряный, а раствором электролита служит 2пС12- В этом случае, как следует из рисунка, [c.80]

    Назовем потенциалом реакции Е, или электродвижущей силой (ЭДС) реакции величину, равную ра шости окислительно-восстановительных потенциалов редокс-пар (т. е. их электродных потенциалов). В рассматриваемом случае [c.154]

    При стандартных условиях, т. е. при 298,15 К,/)Н2 = 1,013 -10 Па и Смп04- = Смпг+—Сн+ =1 моль/л, электродвижущая сила (эдс) этого элемента равна 1,51 В, Значит, стандартный электродный потенциал Мп04 /Мп составляет 1,51 В. Аналогично определяют стандартный электродный потенциал системы Ы0з / Ы02 он равен -(-0,94 В. [c.330]

    Если замкнуть внешнюю цепь на сопротивление, то будет происходить лишь выделение бесполезной теплоты, затрачиваемой на нагревание сопротивления, при этом полезная работа Л не производится (см. (2.19)]. Соединив же гальванический элемент с электромотором, робратная электродвижущая сила (эдс) практически уравновесит эдс элемента, получим иной результат тепловая потеря станет минимальной, а раСюта, нао рот, достигнет предельного значения К тому же [c.204]

    НлО+ -1-е-=Н-1-Н20 Если пластинку металла, погруженную в раствор его соли с активностью ионов, равной единице, соединить со стандартным водородным электродом, как показано на рис. 62, то получится гальванический элемент (электрохимическая цепь), электродвижущую силу (ЭДС) которого легко измерить. ЭДС, измеренная при 25 °С, и будет величиной стандартного электродного потенциала металла. Стандартный электродньсй потенциал обычно обозначают Е°. [c.230]

    Если на одном и том же электроде могут осуществляться две реакции и более, то предпочтительней оказывается та, для протекания которой требуется наименьщая электродвижущая сила (ЭДС). [c.166]

    Важнейшей количественной характеристикой электрохимического элемента является электродвижущая сила (ЭДС, обозначаемая в дальнейшем буквой ), которая равна равновесной разности потенциалов между двумя полуэлемен-тами. [c.238]

    Внутренние потенциалы отдельных фаз ср е и ф , к сожалению, экспериментально измерить нельзя. Любая попытка подключить раствор с помощью провода к измерительному прибору вызывает появление новой поверхности соприкосновения фаз поверхность соприкосновения провода с раствором, на которой возникает свойственное ей редоксиравновесие. Например, если провод сделан из меди, возникает равновесие Си » + 2е Си. Следовательно, при попытке подключить раствор к измерительному прибору возникает новый электрод со своей разностью потенциалов фаз. Из обоих электродов образуется гальванический элемент, электродвижущая сила (ЭДС) которого алгебраически складывается из разностей потенциалов отдельных электродов. ЭДС такого гальванического элемента можно измерить. [c.89]

    Как осуществляется взаимодер]ствие двух окисли-Тельно-Босстаиовительных систем при работе гальванического элемента н что называют его электродвижущей силой (ЭДС)  [c.258]

---

Электродвижущая сила (ЭДС): формула расчета и определение

Электродвижущая сила или сокращено ЭДС – это способность источника тока ил по-другому питающий элемент, создавать в электрической цепи разность потенциалов. Элементами питания являются аккумуляторы или батареи. Это скалярная физическая величина, равная работе сторонних сил для перемещения одного заряда с положительной величиной. В данной статье будут рассмотрены теоритические вопросы ЭДС, как она образуется, а также для чего она может быть использована на практике и где используются, а главное как рассчитать ее.

Формула ЭДС.

Что такое ЭДС: объяснение простыми словами

Под ЭДС понимается удельная работа сторонних сил по перемещению единичного заряда в контуре электрической цепи. Это понятие в электричестве предполагает множество физических толкований, относящихся к различным областям технических знаний. В электротехнике — это удельная работа сторонних сил, появляющаяся в индуктивных обмотках при наведении в них переменного поля. В химии она означает разность потенциалов, возникающее при электролизе, а также при реакциях, сопровождающихся разделением электрических зарядов.

В физике она соответствует электродвижущей силе, создаваемой на концах электрической термопары, например. Чтобы объяснить суть ЭДС простыми словами – потребуется рассмотреть каждый из вариантов ее трактовки. Прежде чем перейти к основной части статьи отметим, что ЭДС и напряжение очень близкие по смыслу понятия, но всё же несколько отличаются. Если сказать кратко, то ЭДС — на источнике питания без нагрузки, а когда к нему подключают нагрузку — это уже напряжение. Потому что количество вольт на ИП под нагрузкой почти всегда несколько меньше, чем без неё. Это связано с наличием внутреннего сопротивления таких источников питания, как трансформаторы и гальванические элементы.

Дополнительный материал по теме: Простыми словами о преобразователях напряжения.

Электродвижущая сила (эдс), физическая величина, характеризующая действие сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока; в замкнутом проводящем контуре равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура. Если через Eстр обозначить напряжённость поля сторонних сил, то эдс в замкнутом контуре (L) равна , где dl — элемент длины контура. Потенциальные силы электростатического (или стационарного) поля не могут поддерживать постоянный ток в цепи, т. к. работа этих сил на замкнутом пути равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — нагреванием проводников.

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри источников тока: генераторов, гальванических элементов, аккумуляторов и т. д. Происхождение сторонних сил может быть различным. В генераторах сторонние силы — это силы со стороны вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля со временем, или Лоренца сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущемся проводнике; в гальванических элементах и аккумуляторах — это химические силы и т. д. Эдс определяет силу тока в цепи при заданном её сопротивлении (см. Ома закон). Измеряется эдс, как и напряжение, в вольтах.

Что такое ЭДС.

Природа ЭДС

Причина возникновения ЭДС в разных источниках тока разная. По природе возникновения различают следующие типы:

•  Химическая ЭДС.  Возникает в батарейках и аккумуляторах вследствие  химических реакций.
• Термо ЭДС.  Возникает, когда находящиеся при разных температурах контакты  разнородных проводников соединены.
• ЭДС индукции. Возникает в генераторе при  помещении вращающегося проводника в магнитное поле. ЭДС будет наводиться в проводнике, когда проводник  пересекает силовые линии постоянного магнитного поля или когда магнитное поле изменяется по величине.
• Фотоэлектрическая ЭДС. Возникновению этой ЭДС способствует явление  внешнего или внутреннего фотоэффекта.
• Пьезоэлектрическая ЭДС. ЭДС возникает при растяжении или сдавливании веществ.

Электромагнитная индукция (самоиндукция)

Начнем с электромагнитной индукции. Это явление описывает закон электромагнитной индукции Фарадея. Физический смысл этого явления состоит в способности электромагнитного поля наводить ЭДС в находящемся рядом проводнике. При этом или поле должно изменяться, например, по величине и направлению векторов, или перемещаться относительно проводника, или должен двигаться проводник относительно этого поля. На концах проводника в этом случае возникает разность потенциалов.

Опыт демонстрирует появление ЭДС в катушке при воздействии изменяющегося магнитного поля постоянного магнита. Есть и другое похожее по смыслу явление — взаимоиндукция. Оно заключается в том, что изменение направления и силы тока одной катушки индуцирует ЭДС на выводах расположенной рядом катушки, широко применяется в различных областях техники, включая электрику и электронику. Оно лежит в основе работы трансформаторов, где магнитный поток одной обмотки наводит ток и напряжение во второй.

Что такое самоиндукция.

В электрике физический эффект под названием ЭДС используется при изготовлении специальных преобразователей переменного тока, обеспечивающих получение нужных значений действующих величин (тока и напряжения). Благодаря явлениям индукции и самоиндукции инженерам удалось разработать множество электротехнических устройств: от обычной катушки индуктивности (дросселя) и вплоть до трансформатора. Понятие взаимоиндукции касается только переменного тока, при протекании которого в контуре или проводнике меняется магнитный поток.

Таблица параметров электродвижущей силы индукции.

ЭДС в быту и единицы измерения

Другие примеры встречаются в практической жизни любого рядового человека. Под эту категорию попадают такие привычные вещи, как малогабаритные батарейки, а также другие миниатюрные элементы питания. В этом случае рабочая ЭДС формируется за счет химических процессов, протекающих внутри источников постоянного напряжения. Когда оно возникает на клеммах (полюсах) батареи вследствие внутренних изменений – элемент полностью готов к работе. Со временем величина ЭДС несколько снижается, а внутреннее сопротивление заметно возрастает.

В результате если вы измеряете напряжение на не подключенной ни к чему пальчиковой батарейке вы видите нормальные для неё 1.5В (или около того), но когда к батарейке подключается нагрузка, допустим, вы установили её в какой-то прибор — он не работает. Почему? Потому что если предположить, что у вольтметра внутреннее сопротивление во много раз выше, чем внутреннее сопротивлении батарейки — то вы измеряли её ЭДС. Когда батарейка начала отдавать ток в нагрузке на её выводах стало не 1.5В, а, допустим, 1.2В — прибору недостаточно ни напряжения, ни тока для нормальной работы.

Расчет ЭДС.

Как раз вот эти 0.3 В и упали на внутреннем сопротивлении гальванического элемента. Если батарейка совсем старая и её электроды разрушены, то на клеммах батареи может не быть вообще никакой электродвижущей силы или напряжения — т.е. ноль. Совсем небольшая по величине электродвижущая сила наводится и в рамках антенны приемника, которая усиливается затем специальными каскадами, и мы получаем наш телевизионный, радио и даже Wi-Fi сигнал.

Материал по теме: Выбираем цифро-аналоговый преобразователь.

Как образуется ЭДС

Идеальный источник ЭДС – генератор, внутреннее сопротивление которого равно нулю, а напряжение на его зажимах не зависит от нагрузки. Мощность идеального источника ЭДС бесконечна. Реальный источник ЭДС, в отличие от идеального, содержит внутреннее сопротивление Ri и его напряжение зависит от нагрузки (рис. 1., б), а мощность источника конечна. Электрическая схема реального генератора ЭДС представляет собой последовательное соединение идеального генератора ЭДС Е и его внутреннего сопротивления Ri.

На практике для того чтобы приблизить режим работы реального генератора ЭДС к режиму работы идеального, внутреннее сопротивление реального генератора Ri стараются делать как можно меньше, а сопротивление нагрузки Rн необходимо подключать величиной не менее чем в 10 раз большей величины внутреннего сопротивления генератора, т.е. необходимо выполнять условие: Rн >> Ri

Для того чтобы выходное напряжение реального генератора ЭДС не зависело от нагрузки, его стабилизируют применением специальных электронных схем стабилизации напряжения. Поскольку внутреннее сопротивление реального генератора ЭДС не может быть выполнено бесконечно малым, его минимизируют и выполняют стандартным для возможности согласованного подключения к нему потребителей энергии. В радиотехнике величины стандартного выходного сопротивления генераторов ЭДС составляют 50 Ом (промышленный стандарт) и 75 Ом (бытовой стандарт).

Например, все телевизионные приемники имеют входное сопротивление 75 Ом и подключены к антеннам коаксиальным кабелем именно такого волнового сопротивления. Для приближения к идеальным генераторам ЭДС источники питающего напряжения, используемые во всей промышленной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре, выполняют с применением специальных электронных схем стабилизации выходного напряжения, которые позволяют выдерживать практически неизменное выходное напряжение источника питания в заданном диапазоне токов, потребляемых от источника ЭДС (иногда его называют источником напряжения).

На электрических схемах источники ЭДС изображаются так: Е — источник постоянной ЭДС, е(t) – источник гармонической (переменной) ЭДС в форме функции времени. Электродвижущая сила Е батареи последовательно соединенных одинаковых элементов равна электродвижущей силе одного элемента Е, умноженной на число элементов n батареи: Е = nЕ.

Постоянный ток и ЭДС.

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии

Для поддержания электрического тока в проводнике требуется внешний источник энергии, создающий все время разность потенциалов между концами этого проводника. Такие источники энергии получили название источников электрической энергии (или источников тока). Источники электрической энергии обладают определенной электродвижущей силой (сокращенно ЭДС), которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов между концами проводника.

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

Иногда говорят, что ЭДС создает электрический ток в цепи. Нужно помнить об условности такого определения, так как выше мы уже установили, что причина возникновения и существования электрического тока — электрическое поле.

Источник электрической энергии производит определенную работу, перемещая электрические заряды по всей замкнутой цепи. За единицу измерения электродвижущей силы принят вольт (сокращенно вольт обозначается буквой В или V — «вэ» латинское). ЭДС источника электрической энергии равна одному вольту, если при перемещении одного кулона электричества по всей замкнутой, цепи источник электрической энергии совершает работу, равную одному джоулю:

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии.

В практике для измерения ЭДС используются как более крупные, так и более мелкие единицы, а именно:

• 1 киловольт (кВ, kV), равный 1000 В;
• 1 милливольт (мВ, mV), равный одной тысячной доле вольта (10-3 В),
• 1 микровольт (мкВ, μV), равный одной миллионной доле вольта (10-6 В).

Очевидно, что 1 кВ = 1000 В; 1 В = 1000 мВ = 1 000 000 мкВ; 1 мВ= 1000 мкВ.

В настоящее, время существует несколько видов источников электрической энергии. Впервые в качестве источника электрической энергии была использована гальваническая батарея, состоящая из нескольких цинковых и медных кружков, между которыми была проложена кожа, смоченная в подкисленной воде. В гальванической батарее химическая энергия превращалась в электрическую (подробнее об этом будет рассказано в главе XVI). Свое название гальваническая батарея получила по имени итальянского физиолога Луиджи Гальвани (1737—1798), одного из основателей учения об электричестве.

Многочисленные опыты по усовершенствованию и практическому использованию гальванических батарей были проведены русским ученым Василием Владимировичем Петровым. Еще в начале прошлого века он создал самую большую в мире гальваническую батарею и использовал ее для ряда блестящих опытов. Источники электрической энергии, работающие по принципу преобразования химической энергии в электрическую, называются химическими источниками электрической энергии.

Полезно знать: Как рассчитать мощность электрического тока.

Другим основным источником электрической энергий, получившим широкое применение в электротехнике и радиотехнике, является генератор. В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую. У химических источников электрической энергии и у генераторов электродвижущая сила проявляется одинаково, создавая на зажимах источника разность потенциалов и поддерживая ее длительное время.

Эти зажимы называются полюсами источника электрической энергии. Один полюс источника электрической энергии имеет положительный потенциал (недостаток электронов), обозначается знаком плюс ( + ) и называется положительным полюсом.

Другой полюс имеет отрицательный потенциал (избыток электронов), обозначается знаком минус (—) и называется отрицательным полюсом. От источников электрической энергии электрическая энергия передается по проводам к ее потребителям (электрические лампы, электродвигатели, электрические дуги, электронагревательные приборы и т. д.).

Примеры решения задач

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
Электродвижущая сила
Сила тока
Сопротивление
Разность потенциалов

Решение: Электродвижущая сила гальванического элемента есть величина, численно равная работе сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому.

Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории перемещения зарядов.

ЭДС определяется по формуле:

Сила тока определяется по формуле:

Сопротивление определяется по формуле:

Разность потенциалов определяется по формуле:

Правильный ответ:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
Электродвижущая сила
Сила тока
Сопротивление
Разность потенциалов

Что такое электродвижущая сила?

Это отношение работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к абсолютной величине этого заряда.

Что такое электрическая цепь?

Набор устройств, которые соединены проводниками, предназначенный для протекания тока.

Как звучит закон Ома для полной цепи?

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

Заключение

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

Если в проводнике создать электрическое поле и не поддерживать это поле, то перемещение носителей тока приведет к тому, что поле внутри проводника исчезнет, и ток прекратится. Для того чтобы поддерживать ток в цепи достаточно долго, необходимо осуществить движение зарядов по замкнутой траектории, то есть сделать линии постоянного тока замкнутыми. Следовательно, в замкнутой цепи должны быть участки, на которых носители заряда будут двигаться против сил электростатического поля, то есть от точек с меньшим потенциалом к точкам с большим потенциалом. Это возможно лишь при наличии неэлектрических сил, называемых сторонними силами. Сторонними силами являются силы любой природы, кроме кулоновских.

Дополнительную информацию о предмете статьи можно узнать из файла «Электродвижущая сила в цепях электрического тока». А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:

www.booksite.ru

www.scsiexplorer.com.ua

www.samelectrik.ru

www.electricalschool.info

www.sxemotehnika.ru

www.zaochnik.ru

www.ido.tsu.ru

Мне нравится1Не нравится1 Предыдущая

ТеорияЧто такое термопара: об устройстве простыми словами

Следующая

ТеорияЧто такое заземление простыми словами

Лабораторная работа по химии — Docsity

Федеральное государственное бюджетное Образовательное учреждение высшего Профессионального образования Ижевский Государственный технический Университет имени М.Т.Калашникова Приборостроительный факультет Кафедра «Электротехника» Лабораторная работа №1 Тема: «Химические источники тока» Выполнил: Студент гр.Б01-831-1з Акмалов Фидаил Римович Цель работы: 1) познакомиться с устройством и принципом работы гальванического элемента. 2) Научиться определять направление протекания окислительно- восстановительных процессов по окислительно-восстановительным потенциалам реагирующих веществ. Теоретическая часть: Химические источники тока – это устройство вырабатывающее эл. энергию путем преобразования химической энергии окислительно- восстановительной реакции. Основу химических источников тока составляют два электрода (отрицательно заряженный анод, содержащий восстановитель, и положительно заряженныйкатод, содержащий окислитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно-разделённых процессов: на отрицательном аноде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи к положительному катоду, создавая разрядный ток, где они участвуют в реакции восстановления окислителя. Таким образом, поток отрицательно заряженных электронов по внешней цепи идет от анода к катоду, то есть от отрицательного электрода (отрицательного полюса химического источника тока) к положительному. Это соответствует протеканию электрического тока в направлении от положительного полюса к отрицательному, так как направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. Уравнение Нернста: Расчетаем ЭДС: Е = Е — Е = 0,34-(-0,76)=1,1 B Вывод: ЭДС теор >ЭДС экспер; это связано с небольшими погрешностями, которые в опыте не учитывались. Опыт 2. Направление протекания окислительно–восстановительных процессов. Определим направление протекания окислительно-восстановительной реакции. 1 пробирка . Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + h3O → K2Cr2O7 + KI + h3SO4 2Cr3+ + 7 h3O – 6 e → Cr2O72- + 14H+ А φ 0 = 1,36 I2 + 2 e →2I- К φ0 = 0,536 реакция не протекает, т. к. ЭДС отрицательна. 2 пробирка. K2Cr2O7 + KI + h3SO4 → Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + h3O Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7 h3O К φ0 = 1,36 2I- — 2e → I2 А φ0 = 0,536 реакция протекает, т. к. ЭДС положительна Вывод: Окислительно-восстановительная реакция протекает только в обратном направлении.

ЭДС гальванического элемента | Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно

Разберите работу гальванического элемента. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов, составьте суммарное ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции в гальваническом элементе и вычислите ЭДС гальванического элемента.

Мn | MnSO4 || FeSO4 | Fe,

С_Mn2+=10^-2моль/л, С_Fe2+= 10^-2 моль/л.

Решение задачи

ЭДС гальванического элемента

Гальванический элемент (ГЭ) – это устройство, в котором энергия химической реакции превращается в электрическую. В основе работы гальванического элемента лежит ОВР.

Мn | MnSO₄ || FeSO₄ | Fe,

С_Mn2+=10^-2моль/л, С_Fe2+= 10^-2 моль/л.

Пользуясь уравнением Нернста, вычисляем значения электродных потенциалов  марганца и железа в растворах заданной концентрации:

E (Mn²⁺/Mn⁰) < E (Fe²⁺/Fe⁰),  следовательно, более активным металлом является марганец, он будет отрицательным электродом – анодом, а железо – катодом.

Таким образом,  Mn – анод (А) и Mn – восстановитель, Fe – катод.

(-)Мn | MnSO₄ || FeSO₄ | Fe (+)

Электроны двигаются от марганеца к железу. ЭДС гальванического элемента

Запишем электронные уравнения процессов, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение.

(-) (А) Mn⁰ — 2e = Mn²⁺ — процесс окисления;
(+)(K)  Fe²⁺ + 2e = Fe⁰ — процесс восстановления.

Mn⁰+ Fe²⁺= Mn²⁺ + Fe⁰

Записываем молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, лежащей в основе работы гальванического элемента:
Mn⁰+ FeSO₄→ MnSO₄+ Fe⁰↓

Рассчитываем  ЭДС гальванического элемента:

Ответ:

ЭДС гальванического элемента 0,75 Вольт.

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ И ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ

ГУАП КАФЕДРА № 31

ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

доцент, канд. хим. наук

должность, уч. степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия

vk.com/club152685050

vk.com/id446425943

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ И ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ.

по курсу: ХИМИЯ

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР. №	инициалы, фамилия
подпись, дата

Санкт-Петербург 2019

Цель работы: ознакомление с механизмами протекания химических реакций, вызывающих электрический ток; расчет и экспериментальное определение электродвижущей силы (ЭДС).

Используемые приборы, оборудование и реактивы: высокоомный вольтметр, набор металлических пластин (Cu, Pb, Zn и др.), растворы солей металлов (ZnSO4, CuSO4, Pb(NO3)2 и др.), стаканы, соединительные провода, электролитический ключ (солевой мостик).

Методика выполнения эксперимента: Опустить два металлических электрода в растворы соответствующих солей. Глубина погружения 1-2 см. Подождать 5 минут для установления равновесия. Собрать замкнутую цепь, включающую электроды и высокоомный вольтметр. Растворы соединить солевым мостиком. Через 2-3 минуты измерить ЭДС.

Схема медно-цинкового элемента представлена в соответствии с рисунком

1.

vk.com/club152685050

vk.com/id446425943

Рисунок 1 – Схема медно-цинкового элемента

Запись схемы гальванического элемента.

Расчет ЭДС Е, В, производится по формуле

Е=ϕкатода−ϕанода ,

Подставив значения в формулу получаем

Е1=ϕZn2+ −ϕСu2 +		=−0,763−0,337=1,1 В
Zn	Cu
Е2=ϕZn2 + −ϕPb2 +		=−0,763+0,126=0,637 В
Zn	Pb
Е1=ϕPb2 + −ϕСu2 +		=−0,126−0,337=0,463 В
Pb	Cu

Расчет погрешности измерений ε , осуществляется по формуле

ε=|Евыч.−Еэксп .| 100%
Евыч .	,
Подставив значения в формулу получаем	vk.com/club152685050
	vk.com/id446425943

ε1=|1,1−1,068| 100%=2,9 % 1,1

ε2=|0,637−0,591| 100%=7,22 % 0,637

ε3=|0,463−0,474| 100%=2,38 % 0,463

Результаты эксперимента заносятся в таблицу 1.

Выводы.

В ходе лабораторной работы мы были ознакомлены с основными принципами химических реакций, вызывающих электрический ток, электродными потенциалами и электродвижущими силами.

vk.com/club152685050

vk.com/id446425943

Источник ЭДС — это… Что такое Источник ЭДС?

Рисунок 1 — Обозначение на схемах источника ЭДС (слева) и реального источника напряжения (справа)

Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.

В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.

Реальные источники напряжения

Рисунок 2 Рисунок 3 — Нагрузочная характеристика

Идеальный источник напряжения (источник ЭДС) является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то ток I, протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки, сопротивление R_H которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как . Но это невозможно, по той причине, что мощность любого источника энергии конечна.

В реальности, любой источник напряжения обладает внутренним сопротивлением r, которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление (при заданном неизменном напряжении источника) и наоборот. Наличие внутреннего сопротивления отличает реальный источник напряжения от идеального. Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника энергии. Эквивалентная схема реального источника напряжения представляет собой последовательное включение источника ЭДС — Е (идеального источника напряжения) и внутреннего сопротивления — r.

На рисунке 3 приведены нагрузочные характеристики идеального источника напряжения (источника ЭДС) (синяя линия) и реального источника напряжения (красная линия).

где

 — падение напряжения на внутреннем сопротивлении;

 — падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании () , то есть вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление источника напряжения:

См. также

Литература

• Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.— 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2003.— 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
• Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

ЭДС

ЭДС расшифровывается как электродвижущая сила или физическое значение, которое характеризует работу посторонних сил в блоках неизменного либо переменного токов. При закрытом проводном контуре равняется действию работы данных сил при перемещении одиночного заряда с плюсовым значением, по всему контуру. Обозначая напряжение поля посторонних сил с помощью электродвижущей силы, получается что эдс неизвестна в закрытом контуре L равняется.

Допустимые силы электростатического поля постоянно не смогут держать одно напряжение в цепи, потому что работая по закрытому пути, данные силы равны нулю. А когда ток проходит через проводники, то данную работу сопровождает выделение энергии и нагревание проводников. Посторонние силы заставляют двигаться заряженные частицы в генераторе, гальванических элементах, аккумуляторах и всевозможных источниках. При чем возникновение посторонних сил различное. К примеру: В генераторе используются от вихревого электрического поля, которые возникают от изменения магнитного поля; У гальванических элементов и аккумуляторов используются химические силы. Эдс источника тока зависит от напряжения в местах зажимов если цепь разомкнута. По закону Ома сила тока цепи с заданным сопротивлением также находит эдс. Единица измерения Вольт.

Эдс индукции это своего рода явление которое обусловлено изменением магнитного поля в замкнутом пространстве. Находится по формуле:

в которой: Ф — магнитное поле в закрытом пространстве S, закрытую контуром. При этом знак минус служит для неизменности магнитного поля благодаря индукции электродвижущей силы.

Электродвижущая сила это описание закрытого контура, невозможно точно показать её точку пребывания. Но практически всегда эдс считают приблизительно сосредоточенной в некоторых устройствах либо элементов цепи. При этом её называют описанием данного устройства, определяя как потенциальную разность в его разомкнутых полюсах.

Такие устройства разделяют на несколько видов зависящих от типа преобразования:

— Химические — это аккумуляторы, ванны, гальванические батареи;
— Электромагнитные — это электродвижущая сила электромагнитной индукции, которая бывает в трансформаторах, динамо-машинах, электромоторах, дросселях;
— Фотоэлектрические — это внешние или внутренние фотоэффекты;
— Электростатические — это возникающее напряжение в механическом трении электрофорных машин или как пример грозовые облака.
— Пьезоэлектрические — это сдавливание либо растяжение пьезэлектрических датчиков.
Так же существуют термоионные и термоэлектрические эдс.

---

Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

---

2+ \: (1 \: M) \, | \, Cu _ {\ large {(s)}}} \)

Было измерено, что

составляет 1,100 В. Концентрация 1 M в идеальном растворе определяется как стандартное состояние, и 1,100 В, таким образом, составляет стандартную электродвижущую силу , D E ^o , или потенциал стандартной ячейки для гальванической ячейки \ (\ ce {Zn-Cu} \).

Стандартный потенциал ячейки, D E ^o , гальванического элемента можно оценить по стандартным потенциалам восстановления двух полуэлементов E ^o .+ \: (1.0 \: M)} \).

Его восстановительный или окислительный потенциал точно равен нулю.

Восстановительные потенциалы всех других полуэлементов, измеренные в вольтах по отношению к SHE, представляют собой разницу в электрической потенциальной энергии на кулон заряда.

Обратите внимание, что единица измерения энергии J = кулоновский вольт, а свободная энергия Гиббса G является произведением заряда q и разности потенциалов E :

для расчета электрической энергии.2 +} \) составляет 1,0 М, а давление \ (\ ce {h3} \) составляет 1,0 атм, разница напряжений между двумя электродами будет -0,763 В (\ (\ ce {Zn} \ ) электрод является отрицательным электродом). Вышеуказанные условия называются стандартными условиями , а полученная таким образом ЭДС равна стандартному потенциалу восстановления .

Обратите внимание, что вышеуказанная ячейка находится в обратном порядке по сравнению с ячейкой, приведенной во многих учебниках, но эта компоновка дает стандартные потенциалы восстановления напрямую, потому что \ (\ ce {Zn} \) полуячейка является полуячейкой восстановления.* = \ textrm {1.100 В} \)

Обратите внимание, что E ^* — это стандартный потенциал окисления, а E ° — стандартный потенциал восстановления, E ^* = — E °. Стандартный потенциал ячейки представлен dE °.

ОБСУЖДЕНИЕ
Положительный потенциал подтверждает ваше наблюдение, что металлический цинк реагирует с ионами двухвалентной меди в растворе с образованием металлической меди. + \ 🙁 1.\ circ = \ textrm {-3,844 В} \)

ОБСУЖДЕНИЕ

Отрицательный потенциал указывает на то, что обратная реакция должна быть спонтанной.

В некоторых калькуляторах используется литиевая батарея. Атомный вес \ (\ ce {Li} \) равен 6.94, что намного легче, чем \ (\ ce {Zn} \) (65.4).

17.10: Электродвижущая сила гальванических элементов

Использование вольтметра для измерения разности электрических потенциалов (обычно называемого напряжением) между двумя электродами позволяет количественно определить, насколько спонтанной является окислительно-восстановительная реакция.Разность потенциалов измеряется в вольт (В), единицах СИ, соответствующих одному джоулю на ампер-секунду (1 В = 1 Дж А ^–1 с ^–1 ). Напряжение указывает на тенденцию протекания тока во внешней цепи, то есть показывает, насколько сильно анодная реакция может подтолкнуть электроны в цепь и насколько сильно катодная реакция может их вытащить. Разница потенциалов максимальна, когда большое электрическое сопротивление во внешней цепи препятствует протеканию тока.Максимальная разность потенциалов, которую можно измерить для данного элемента, называется электродвижущей силой , сокращенно ЭДС и обозначается символом E .

По соглашению, когда ячейка записывается в сокращенной записи, ее ЭДС дается положительное значение, если реакция ячейки является спонтанной . То есть, если электрод слева направляет электроны во внешнюю цепь, а электрод справа отводит их, то шкала вольтметра показывает ЭДС ячейки.С другой стороны, если полуячейка с правой стороны сокращенного обозначения ячейки высвобождает электроны, делая правый вывод вольтметра отрицательным, ЭДС ячейки минус показание измерителя. Это соответствует неспонтанной клеточной реакции, записанной обычным способом.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): ЭДС гальванической ячейки

Когда гальванический элемент, показанный на рисунке 2 от Galvanic Cells, подключен к вольтметру, показание равно 0.{2+} + Zn} \]

Следовательно, ЭДС для этой ячейки должна быть отрицательной и E = –1,10 В.

Пример \ (\ PageIndex {2} \) показывает, что если обозначение ячейки записано в обратном порядке, ЭДС ячейки меняет знак, поскольку для спонтанной реакции, показанной в формуле. (2) от гальванических элементов ЭДС была бы +1,10 В.

Установлено, что экспериментально измеренная ЭДС ячейки зависит от концентраций веществ в растворе и от давления газов, участвующих в реакции ячейки.Следовательно, необходимо указать концентрации и давления при сообщении ЭДС, и мы будем рассматривать только ячейки, в которых все концентрации составляют 1 моль дм ^–3 , а все давления равны 1 атм (101,3 кПа).

ЭДС такого элемента называется его стандартной электродвижущей силой и обозначается символом E °.

Электродвижущие силы гальванических элементов складываются. То есть, если мы измерим ЭДС двух ячеек

\ [\ ce {Zn} \ mid \ ce {Z ^ {2 +} (1 M)} \ parallel \ ce {H ^ {+} (1 M)} \ mid \ ce {H_ {2} (1 атм), Pt} \ label {4} \] E ° = 0.{o} = 1.10} \ label {6} \]

Всякий раз, когда правый электрод одной ячейки идентичен левому электроду другой, мы можем таким образом добавить ЭДС, подавляя электрод, который появляется дважды. Эта аддитивность позволяет хранить большой объем данных ЭДС в небольшой таблице. Условно такие данные сведены в таблицу как стандартных восстановительных потенциалов . Они относятся к ЭДС ячейки, левый электрод которой является водородно-газовым электродом, а правый электрод является электродом, ЭДС которого ищется.{-} (1 млн)} \]

Другими словами, бром является достаточно сильным окислителем для превращения металлической ртути в ионы ртути (II) в водном растворе, если предположить, что концентрация ионов ртути (II) и бромида составляет 1 моль дм ^–3 . Это соответствует наблюдениям, сделанным, когда жидкая ртуть соединялась с жидким бромом с образованием бромида ртути (II). Таким образом, стандартные восстановительные потенциалы в Таблице \ (\ PageIndex {1} \) могут использоваться для прогнозирования того, будет ли иметь место конкретная реакция, точно так же, как Таблица 1 в Редокс-парах использовалась в нашем предыдущем обсуждении окислительно-восстановительных реакций.Преимущество таблицы \ (\ PageIndex {1} \) в том, что она дает как количественную, так и качественную информацию. Это не только говорит нам о том, что Br ₂ ( l ) является более сильным окислителем, чем Hg ²⁺ (1 M ) [потому что Br ₂ ( l ) выше Hg ²⁺ (1 M ), но он также говорит нам, насколько сильнее ЭДС ячейки + 0,22 В.

Пример проблемы ЭДС электрохимической ячейки

Электродвижущая сила ячейки или ЭДС ячейки — это суммарное напряжение между полуреакциями окисления и восстановления, имеющими место между двумя полуреакциями окисления-восстановления.ЭДС ячейки используется, чтобы определить, является ли ячейка гальванической. В этом примере задачи показано, как рассчитать ЭДС ячейки с использованием стандартных восстановительных потенциалов.
Для этого примера необходима таблица стандартных восстановительных потенциалов. В домашней задаче вам должны быть предоставлены эти значения или доступ к таблице.

Пример расчета ЭДС

Рассмотрим окислительно-восстановительную реакцию:

• Mg (тв) + 2 H ⁺ (водн.) → Mg ²⁺ (водн.) + H ₂ (г)
  • a) Рассчитайте ЭДС ячейки для реакции.
  • б) Определите, является ли реакция гальванической.
• Решение:
  • Шаг 1: Разбейте окислительно-восстановительную реакцию на полуреакции восстановления и окисления.
    Ионы водорода, H ⁺ , приобретают электроны при образовании газообразного водорода, H ₂ . Атомы водорода восстанавливаются за счет полуреакции:
    2 H ⁺ + 2 e ^— → H ₂
    Магний теряет два электрона и окисляется в ходе полуреакции:
    Mg → Mg ²⁺ + 2 e ^—
  • Шаг 2: Найдите стандартные восстановительные потенциалы для полуреакций.
    Восстановление: E ⁰ = 0,0000 В
    В таблице показаны полуреакции восстановления и стандартные потенциалы восстановления. Чтобы найти E ⁰ для реакции окисления, измените реакцию в обратном направлении.
  • Обратная реакция:
    Mg ²⁺ + 2 e ^— → Mg
    Эта реакция имеет E ₀ = -2,372 В.
    E ⁰ _{Окисление} = — E ⁰ _{Восстановление}
    E _{0 Окисление} = — (-2,372 В) = + 2,372 В
  • Шаг 3: Сложите два E ⁰ вместе, чтобы найти полную ЭДС ячейки, E ⁰ _ячейку
    E ⁰ _ячейку = E ⁰ _{сокращение} + E ⁰ _{окисление}
    E ⁰ _ячейка = 0.0000 В + 2,372 В = +2,372 В
  • Шаг 4: Определите, является ли реакция гальванической. Окислительно-восстановительные реакции с положительным значением E ⁰ _ячейки являются гальваническими.
    E ⁰ _ячейка этой реакции положительная и, следовательно, гальваническая.
• Ответ:
  ЭДС ячейки реакции составляет +2,372 Вольт и является гальванической.

Электродвижущая сила — обзор

2.6 Серия электродвижущей силы

Ряды ЭДС стандартного потенциала электрода полуячейки по водородной шкале приведены в таблице 2.2. Реакции в этой таблице записаны как реакции восстановления слева направо при T = 25 ° C. Они имеют ту же полярность, что и восстановительный потенциал, который измеряется экспериментально.

Таблица 2.2. Стандартные электродные потенциалы при 25 ° C и их изотермические температурные коэффициенты [12]

руб. руб. + + e ^— = Cs Fe ^{2 +} + 2e ^— = Fe 3 + , Cr ₂ O ₇ ^{2 —} , H ⁺ | Pt 9025b 2 + , H ⁺ | PbO ₂ , Pt 4 + 4H ⁺ + 2e ^— = PbSO ₄ + 2H ₂ O

	Реакция электродов	e ° ( В по сравнению с SHE)	dE ° dT × 103V ° C
Li + | Li	Li + + e — = Li	— 3.045	— 0,534
руб. + |	руб. + + e — =	— 2,923	— 1,197
K + | K	K + + e — = K	— 2,925	— 1.0267
Ra 2 + | Ra	Ra 2 + + 2e — = Ra	— 2.916	— 0,59
Ba 2 + | Ba	Ba 2 + + 2e — = Ba	— 2,906	— 0,395
Ca 2 + | Ca	Ca 2 + | Ca 90	Ca 2 + + 2e — = Ca	— 2,866	— 0,175
Na + | Na	Na + + e — = Na	— 2,714	— 0,772
La 3 + | La	La 3 + + 3e — = La	— 2.522	+ 0,085
Mg 2 + | Mg	Mg 2 + + 2e — = Mg	— 2,363	+ 0,103
3 Be 2 + 2 +	Be 2 + + 2e — = Be	— 1,847	+ 0,565
Al 3 + | Al	Al 3 + + 3e — = Al	— 1,662	+ 0,504
Ti 2 + | Ti	Ti 2 + + 2e — = Ti	— 1.628	—
Zr 4 + | Zr	Zr 4 + + 4e — = Zr	— 1,529	—
V 2 + 75 | V 902 2 + + 2e — = V	— 1.186	—
Mn 2 + | Mn	Mn 2 + + 2e — = Mn	— 1.180	— 0,08
Zn 2 + | Zn	Zn 2 + + 2e — = Zn	— 0.762	+ 0,09
Cr 3 + | Cr	Cr 3 + + 3e — = Cr	— 0,744	+ 0,468
SbO — 2 2 | Sb	SbO 2 — + 2H 2 O + 3e — = Sb + 4OH —	— 0,670	—
Ga 3 + | Ga 67	3 + + 3e — = Ga	— 0.529	+ 0,67
S 2– | S	S + 2e – = S 2–	–0,510	–
Fe 2 + 9 | Fe	— 0,440	+ 0,052
Cr 3 + , Cr 2 + | Pt	Cr 3 + + e — = Cr 2 +	— 0,408	—
Cd 2 + | Cd	Cd 2 + + 2e — = Cd	— 0.402	— 0,093
Ti 3 + , Ti 2 + | Pt	Ti 3 + + e — = Ti 2 +	— 0,369	—
Tl + | Tl	Tl + + e — = Tl	— 0,336	— 1,327
Co 2 + | Co	Co 2 + + 2e — = Co	— 0,277	+ 0,06
Ni 2 + | Ni	Ni 2 + + 2e — = Ni	— 0.250	+ 0,06
Mo 3 + | Mo	Mo 3 + + 3e — = Mo	— 0,20	—
Sn 2 + | Sn	Sn 2 + + 2e — = Sn	— 0,138	— 0,282
Pb 2 + | Pb	Pb 2 + + 2e — = Pb	— 0,126	— 0,451
Ti 4 + , Ti 3 + | Pt	Ti 4 + + e — = Ti 3 +	— 0.040	—
H + , H 2 | Pt	H + + e — = ½ H 2	± 0,000	± 0,000 (+ 0,871)
Sn 4 + , Sn 2 + | Pt	Sn 4 + + 2e — = Sn 2 +	+ 0,015	—
Cu 2 + , Cu + | Pt	Cu 2 + + e — = Cu +	+ 0.153	+ 0,073
Cu 2 + | Cu	Cu 2 + + 2e — = Cu	+ 0,337	+ 0,008
Fe (CN) 61 ​​6 3 — , Fe (CN) 6 4 — | Pt	Fe (CN) 6 3 — + e — = Fe (CN) 6 4 —	+ 0,360	—
OH — , O 2 | Pt	½ O 2 + H 2 O + 2e — = 2OH —	+ 0.401	— 0,440
Cu + | Cu	Cu + + e — = Cu	+ 0,521	— 0,058
I — | I62 2 909 Pt	I 2 + 2e — = 2I —	+ 0,535	— 0,148
MnO 4 — , MnO 4 2- | Pt 4 — + e — = MnO 4 2 —	+ 0.564	—
Fe 3 + , Fe 2 + | Pt	Fe 3 + + e — = Fe 2 +	+ 0,771	+ 1,188
Hg 2 2 + | Hg	Hg 2 2 + + 2e — = 2Hg	+ 0,788	—
Ag + | Ag 67	+ e — = Ag	+ 0.799	— 1.000
Hg 2 + | Hg	Hg 2 + + 2e — = Hg	+ 0.854	—
Hg g 2 + + , Hg g 2 + , Hg g 2 + , Hg | Pt	Hg 2 + + e — = Hg +	+ 0,910	—
Pd 2 + | Pd	Pd 2 + + 2e — = Pd	+ 0,987	—
Br — | Br 2 , Pt	Br 2 + 2e — = 2Br —	+ 1.065	— 0,629
Pt 2 + | Pt	Pt 2 + + 2e — = Pt	+ 1.200	—
Mn 2 + , H | MnO 2 , Pt	MnO 2 + 4H + + 2e — = Mn 2 + + 2H 2 O	+ 1,230	— 0,661
Cr 2 O 7 2 — + 14H + + 6e — = 2Cr 3 + + 7H 2 O	+ 1.330	— 1,263
Cl — | Cl 2 , Pt	Cl 2 + 2e — = 2Cl —	+ 1,359	— 1,260	PbO 2 + 4H + + 2e — = Pb 2 + + 2H 2 O	+ 1.455	— 0,238
Au 3 + | Au	Au 3 + + 3e — = Au	+ 1.498	—
MnO 4 — , H + | MnO 2 , Pt	MnO 4 — + 4H + + 3e — 3 = Mn + 2H 2 O	+ 1.695	— 0,666
Ce 4 + , Ce 3 + | Pt	Ce 4 + + e — = Ce 3 +	+ 1,610	—
SO 4 2 — , H + | PbSO 4 , PbO 2 , Pb	PbO 2 + SO62	+ 1.682	+ 0,326
Au + | Au	Au + + e — = Au	+ 1,691	—

Из уравнения (2.38) невозможно различить, какие из участников реакции являются реагентами (окисленные частицы), а какие — продуктами (восстановленные частицы). Следующие правила были приняты Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в Стокгольме в 1953 году, чтобы решить вопрос о признаках электродного потенциала и определить, какие вещества следует рассматривать как реагенты, а какие как продукты.Любая электрохимическая ячейка в соответствии с этим соглашением записывается слева направо следующим образом: (i) материал одного из двух электродов, (ii) раствор, контактирующий с одним электродом, (iii) раствор, контактирующий с второй электрод и (iv) материал второго электрода. В письменном выражении электроды отделены от растворов одной полосой, а растворы — двойной полосой, что указывает на отсутствие диффузионного потенциала между растворами в ячейке.

Из двух электродных потенциалов полуэлемента только потенциал E может быть измерен экспериментально. Следовательно, невозможно измерить абсолютные значения потенциала какого-либо одного электрода полуячейки. Чтобы решить эту проблему, Нернст предположил, что потенциал водородного электрода при давлении водорода 1 атм и при единичной концентрации иона водорода должен служить произвольным нулевым потенциалом. В таблице 2.2 все перечисленные потенциалы относятся к водородной шкале, в которой потенциал полуячейки водородного электрода eH + | h3o находится в стандартном состоянии и был произвольно взят за нулевую точку отсчета в ряду электродвижущей силы.Свободная энергия Гиббса для реакции выделения водорода не равна нулю.

(2.9b) 2H ++ 2e− → h3

Нулевое значение водородного электрода сравнения было принято ИЮПАК, как было предложено Нернстом для удобства, чтобы стандартный водородный электрод (SHE) мог служить в качестве стандарта. потенциал. Используя эту шкалу, можно определить потенциал электрода при всех температурах. Однако произвольный ноль будет другим при разных температурах [12–14].

Потенциал полуэлемента любой окислительно-восстановительной коррозии измеряется, когда полуэлемент соединен с SHE.Пример измерения потенциала полуячейки приведен для электрода Sn | Sn ^{2 +} на рис. 2.2. Металлическое олово погружают в 1M стандартный раствор Sn ^{2 +} в соляной кислоте и отделяют через мембрану от электрода сравнения H ₂ | H ⁺ . Это соединение образует гальванический элемент, который, согласно соглашению IUPAC, записывается как:

Рис. 2.2. Схема электрохимической ячейки, показывающая измерение потенциала ячейки.

(2.46) Pt, h3 | HCl || Sn2 + | Sn

(2.47) Sn + 2H + → Sn2 ++ h3

И Sn, и Sn ^{2 +} в реакции коррозии находятся в стандартном состоянии. Потенциал, измеренный для электрода Sn | Sn ^{2 +} , составляет 0,138 В с отрицательным значением Sn | Sn ^{2 +} относительно водородного электрода сравнения. Поскольку потенциал SHE равен нулю, стандартный потенциал окислительно-восстановительной системы Sn ^{2 +} | Sn равен e ^o = -0,138 В, как показано в таблице 2.2. Электроды показаны в таблице 2.2 с большим отрицательным e ^o по сравнению со стандартным водородным электродом сильно восстанавливаются. Они подвергаются окислению и переносят электроны в реакцию другой полуячейки, где процесс восстановления происходит на границе раздела. Такие электроды, как Au | Au ^{3 +} или Pt | Pt ^{2 +} , положительны по отношению к SHE. Они сильно окисляют и захватывают электроны из другой полуячейки.

В спонтанной реакции между двумя полуячейками полуячейка с более положительным потенциалом в таблице 2.2 подвергается восстановлению, а более отрицательный — окислению. Перенос заряда изменяет стандартный электродный потенциал из-за изменения состава электроактивных частиц в электролите. Когда окончательное соотношение активностей реактивных частиц, как определено в формуле. (2.38), равна константе равновесия реакции, система будет находиться в равновесии.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Что такое электродвижущая сила (ЭДС)? — Видео и стенограмма урока

Свободная энергия Гиббса

Термин «свободная» в терминах свободной энергии Гиббса вводит в заблуждение.Энергия не бесплатна, но может быть доступна, как описал ее физик Дж. Уиллард Гиббс. Свободная энергия Гиббса сообщает нам количество энергии, доступное в электролитической ячейке для работы с электронами, перемещая их. Он говорит нам, в каком направлении происходит реакция, и является применением второго закона термодинамики, которым является энтропия.

Энтропия — это беспорядок в системе. Подумайте об этом так. Что легче сделать: бросить все книги с полки на пол или поднять книги и вернуть их в исходное положение на полке? Бросать книги на пол легче, и это общий принцип, который вы можете применить к системе: все движется в неупорядоченное состояние, а не в упорядоченное.

С точки зрения физики, свободная энергия Гиббса означает спонтанность реакции. Другими словами, по какому пути будет протекать реакция или электроны будут двигаться в реакции самопроизвольно или нет?

Это важная концепция при работе с электрохимическими ячейками, поскольку они обеспечивают поток электронов (ток) только в том случае, если в правильной установке используются металлы и растворы правильного типа.

ЭДС: пример

В электрохимической ячейке, показанной на схеме 1, мы видим, что два электрона текут от цинковой стороны ячейки к медной стороне ячейки.Реакция идет спонтанно от цинка к меди, потому что цинк теряет электроны легче, чем медь.

Диаграмма 1: Электроны текут от цинковой стороны ячейки к медной стороне ячейки.

Что-то должно двигать эти электроны, и свободная энергия, доступная от этого устройства, — вот что делает это. Между цинком и медью существует разность электрических потенциалов (ЭДС), которая заставляет электроны двигаться от цинка к меди.

Вольтметр измеряет эту разность потенциалов или ЭДС как 1,1 вольт. Это стандартное напряжение в данной схеме при стандартных условиях. Следующее уравнение включает свободную энергию Гиббса и ЭДС электрохимической ячейки:

• ΔG ° — свободная энергия Гиббса в джоулях (Дж) при стандартных условиях.
• n — количество молей электронов, перенесенных в ячейке. На моль электронов 6.022 х 1023 электронов.
• F — постоянная Фарадея, примерно равная 96 485 кулонов на моль (Кл / моль).
• ε ° — ЭДС или напряжение элемента в вольтах (В) при стандартных условиях.

Обратите внимание на отрицательное значение в правой части уравнения. Поскольку ЭДС нашей клетки положительна, член свободной энергии Гиббса отрицателен. Это означает, что реакция является спонтанной, и электроны будут течь самопроизвольно в направлении, указанном на схеме 1. Батарея или электролитическая ячейка выполняет работу, перемещая электроны.

Если нам дать свободную энергию Гиббса электрохимической ячейки, и она будет положительной, это будет означать, что реакция не является спонтанной, и для работы с электронами, перемещая их, потребуется напряжение. Это приведет к отрицательной ЭДС.

Все это важно при разработке аккумуляторов!

Краткое содержание урока

Электродвижущая сила (ЭДС) — это не сила, а энергия на единицу заряда, необходимая для разделения электронов в электролитической ячейке.ЭДС — это напряжения, которые толкают (воздействуют на) электроны со стороны клеммы с высоким потенциалом (+) батареи на сторону клеммы с низким потенциалом (-).

Свободная энергия Гиббса — это количество энергии, доступное для перемещения электронов (работы с ними) в электролитической ячейке. Это способ определить, является ли реакция спонтанной. Спонтанная реакция (отрицательная свободная энергия Гиббса) означает, что электроны движутся из-за естественной ЭДС в системе. Несамопроизвольная реакция (положительная свободная энергия Гиббса) означает, что для перемещения электронов необходимо обеспечить ЭДС.Свободная энергия Гиббса является частью второго закона термодинамики, который равен энтропии , или беспорядку системы, тенденции систем становиться более неупорядоченными.

Уравнение для свободной энергии Гиббса: ΔG ° = — нФ ε °.

Калькулятор ЭДС

— Электродвижущая сила ячейки

Калькулятор ЭДС ячейки — это простой инструмент, который предоставляет вам значение электродвижущей силы (ЭДС) для любой гальванической (гальванической) ячейки с заданным потенциалом электродов.Если вы немного запутались во всех этих терминах, не волнуйтесь! В статье ниже вы найдете краткое описание того, что такое ЭДС, как рассчитать ЭДС, а также примеры источников электродвижущей силы. Кроме того, мы подготовили объяснение окислительно-восстановительной реакции и гальванического элемента. Краткое пошаговое руководство демонстрирует использование нашего калькулятора. Прокрутите вниз, чтобы продолжить чтение!

Что такое ЭДС?

ЭДС — это сокращение от электродвижущей силы. По определению, ЭДС — это сила или электрическое давление, которое генерирует ток в цепи.Единицы измерения ЭДС — вольт [В].

Чтобы лучше понять это определение, рассмотрим типичный гальванический или гальванический элемент, состоящий из двух электродов. Электродвижущая сила — это разность потенциалов между ними.

Кроме того, электродвижущая сила гальванического элемента определяет способность электрохимического элемента вызывать поток электронов через электрическую цепь.

Уравнение ЭДС

Электродвижущую силу электрохимической ячейки можно рассчитать по уравнению:

ЭДС _ячейка [В] = E _катод [В] — E _анод [В]

, где E _катод — потенциал катода (в вольтах), а E _анод — потенциал анода (в вольтах).Помните, что в ячейке потенциал катода выше, чем потенциал анода.

Электропотенциал анода и катода

Если вы хотите определить потенциал металлического электрода, один из способов — проверить гальваническую серию и найти конкретный металл в таблице. Второй способ — рассчитать его с помощью уравнения Нерста, также известного как уравнение потенциала клетки. Эта формула позволяет рассчитать восстановительный потенциал реакции полуячейки или целой клетки. Щелкните здесь и узнайте, как это сделать.

В приведенной ниже таблице можно найти электропотенциалов металлов :

Электрод	E⁰ [V]
Li / Li⁺	-3,04
Ca / Ca²⁺	-2,86
Мг / Мг²⁺	-2,36
Al / Al³⁺	-1,69
Mn / Mn²⁺	-1,18
Zn / Zn²⁺	-0.76
Cr / Cr³⁺	-0,74
Fe / Fe²⁺	-0,44
Кд / Кд²⁺	-0,40
Co / Co²⁺	-0,28
Ni / Ni²⁺	-0,26
Sn / Sn²⁺	-0,14
Pb / Pb²⁺	-0,14
Fe / Fe³⁺	-0.04
H₂ / 2H⁺	0,00
Bi / Bi³⁺	+0,32
Cu / Cu²⁺	+0,34
Ag / Ag⁺	+0,80
Hg / Hg²⁺	+0,85
Au / Au³⁺	+1,52

Как рассчитать ЭДС?

Взгляните на приведенный ниже пример расчета ЭДС.

Рассмотрим элемент Даниэля — простой электрохимический элемент, изобретенный в 1836 году британским химиком и метеорологом Джоном Фредериком Дэниеллом. В этой ячейке медь погружена в раствор сульфата меди (II), а цинк — в раствор сульфата цинка.

Схема ячейки: (-) Zn | Zn2 + || Cu2 + | Cu (+)

1. Проверить потенциал металла: электродный потенциал цинка -0,76 В, меди +0,34 В ⇒ из-за более низкого потенциала цинк является анодом, а медь — катодом.Введите эти значения в наш калькулятор.
2. Рассчитайте значение ЭДС электрохимической ячейки по формуле:

ЭДС _ячейка = +0,34 В — (-0,76 В) = 1,10 В

Вот оно! Электродвижущая сила ячейки Даниэля равна 1,10 вольт.

Источники электродвижущей силы

Ниже вы можете найти несколько примеров источников ЭМП:

• батареи
• генераторы
• гальванические элементы
• солнечные элементы
• топливные элементы
• термопары
• некоторые живые организмы (например,г., электрический угорь)

Каждый из перечисленных выше источников ЭДС содержит источник энергии, который индуцирует поток электрических зарядов. Этими источниками могут быть химические процессы (в батареях, топливе и гальванических элементах), механические силы (в генераторах переменного тока), электромагнитное излучение, испускаемое Солнцем (в солнечных элементах), и разница температур (в термопарах).

Типы электрохимических ячеек

Электрохимический элемент — один из видов источников энергии. Его можно создать, поместив металлические электроды в электролит, где в результате химической реакции либо генерируется, либо используется электрический ток.Электрохимические элементы, генерирующие электрический ток, называются гальваническими ячейками (названными в честь их изобретателя, итальянского физика Алессандро Вольта) или гальваническими элементами (названными в честь итальянского физика и врача Луиджи Гальвани). Обычные батареи состоят из одного или нескольких таких элементов. В других электрохимических ячейках внешний электрический ток используется для запуска химической реакции (которая не может происходить спонтанно).

Гальванический элемент

В любом электрохимическом процессе электроны (полученные в результате окислительно-восстановительной реакции) переходят от одного химического вещества к другому.Два металлических электрода (анод и катод), погруженные в солевой раствор, создают гальванический элемент, который индуцирует прохождение электрического тока. У этих металлов должна быть другая тенденция к потере электронов. Катод (+) — это электрод с более высоким электрическим потенциалом, а анод (-) — с более низким электрическим потенциалом.

Полуреакция окисления происходит на аноде, а полуреакция восстановления происходит на катоде. И анод, и катод являются электродами, но анод заряжен отрицательно, а катод — положительно.Обычный ток идет от катода к аноду, а электроны текут от анода к катоду.

Редокс-реакция

Процессы восстановления и окисления происходят только вместе (невозможно, чтобы эти реакции происходили отдельно). Вот почему окислительно-восстановительные реакции можно описать как две полуреакции, одна представляет собой процесс окисления, а другая — процесс восстановления. Посмотрим на это на примере ячейки Даниэля. В ячейке Даниэля медь погружается в раствор сульфата меди (II), а цинк — в раствор сульфата цинка.В этой ячейке цинк действует как анод (из-за более низкого электрического потенциала), а медь действует как катод (из-за более высокого электропотенциала):

• E⁰ цинкового электрода = -0,76 В
• E⁰ из меди электрода = +0,34 В

Общая химическая реакция ячейки Даниэля: Zn (тв.