Осмос. Осмотическое давление

б) сложные: имеют  границу раздела между двумя  растворами , в которые

погружаются электроды. На границе раздела растворов  возникает диффузионный

пот-л. Н/р цинковый и медный электроды погружены  в растворы своих солей.

Zn½Zn2+½½Cu2+

½Cu

            Zn½ZnCl2½½CuSO4½Cu

ЭДС всех перечисленных  элементов определяется как разность пот-лов правого и

левого электродов Хим цепи используются при создании хим источников тока

2)         концентрационные состоят из  электродов с одинаковыми пот-лами

определяющими реакциями, которые отличаются друг от друга  активностью

участвующих в них  вещ-в

а) 1 рода: состоят  из 2 одинаковых по природе электродов, которые различаются

активностью, но погруженных  в один и тот же раствор электролита. Н/р

концентрационные  амальгамные цепи

                  (Hg)Zn½ZnSO4½Zn(Hg)                 

                   (Hg)Zn½Zn2+½Zn(Hg)                  

                           a1         >         a2                          

в электродах такого типа, чем больше активность металла  в амальгаме тем

отрицательнее пт-л.

суммарный процесс  вводится к переносу металла из амальгама  более концен-ой в

менее конц-ую

б) 2 рода: состоят  из двух одинаковых электродов, но погруженных  в 2 раствора

одного и того же электролита с различной активностью  ионов. Н/р серебряная

концентрационная  цепь

Ag½AgNO3½½AgNO3½Ag

чем больше активность ионов, тем больше пот-л

суммарный процесс  сводится к переносу ионов из более  конц растворов в менее.

    

Преимущества химические источников тока 

·          Портативность

·          Бесшумность работы

·          Процессы идут при температуре окружающей среды

·          Без выделения веществ

В случаях, когда  требуется получение большого количества энергии за короткое

время, используют аккумуляторы, когда требуется ток малой  величины и малое

время, используют батарейки.

Химические источники  тока подразделяются:

--         По назначению:

-           Первичные (1 раз)® батарейки

-           Вторичные (много)® аккумуляторы

--         По конструкции

- Элементы с загущенным  электролитом (непролив.)

- Элементы с жидким  электролитом (наливные)

--         По особенностям работы

-           С твердыми окислителями

-           Элементы воздушных систем

-           Смешанные

Сухой элемент предложен  Леклонше (1876г.) марганцево-цинковый элемент.

Используется электролит в загущенном виде (загуститель крахмал  вещества).

Применяется для  питания аппаратуры связи и бытовых  приборов.

Анод – цинк

Катод – графитовый стержень с оксидом 4-х валентного марганца MnO2.

Электролитом является паста (хлорид аммония с добавлением  муки или крахмала)

ZnúNH4ClúMnO2

A:                    Zn®Zn2++2e

2Zn2++NH4Cl®[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+4H+

K:                    Восстановление Mn4+ к Mn3+

                        MnO2+H++e®MnOOH

Суммарное уравнение  токообразующей реакции

2Zn0+4MnO2+4NH4Cl®4MnOOH+ZnCl+[Zn(NH2)]Cl2

A         K                                                       E=1,5B

Сухой кислородно-цинковый элемент

ZnúNH4ClúO2

Катодным деполяризатором  является кислород воздуха, током отвода –

активированный уголь, пропитанный водоотталкивающим  веществом.

Катод – полый  угольный цилиндр, внутренняя полость  которого обеспечивает

доступ кислорода. Снаружи он соприкасается с загущенным электролитом.

O2+2Zn+4NH4Cl®ZnCl2+[Zn(NH3)4]Cl2+2H2O

                                                                          E=1,4B

Ртутно-цинковый

Катод – оксид  ртути с графитом и запрессованный в отдельный корпус

Анод – цинковый порошок с добавкой 1% ртути, который  запрессовывается в

крошку электролита

Электролит – 40% гидроксид  калия с добавкой 5% оксида цинка. Им пропитывают

фильтрованную бумагу, которую помещают между электродами.

HgO+2KOH+Zn®K2ZnO2+H2O+Hg

                                                                         E=1,34B

Элементы хранятся много лет и работают при температуре  до 1300 и

используется в  приемниках, слуховых аппаратах и  кардиостимуляторах.

    

Наливные 

Можно увеличивать  напряжение так как на аноде металл с более

электроотрицательным  потенциалом (Mg). Однако такие аноды  в водных растворах

окисляются, выделяя  водород, что ведет к саморазряду  аккумулятора при

хранении. Поэтому  разработаны элементы, которые хранятся в сухом виде и

электролит заливают перед началом работы.

Свинцово-кадмиевый

CdúH2SO4úPbO2

PbO2+H2SO4+Cd®PbSO4+CdSO4+2H2O

E=2,2B

Аккумулятор – устройство, в котором происходит взаимные превращения

электрической энергии  в химическую и наоборот.

В них под действием  внешнего источника тока накапливается  химическая энергия,

которая затем переходит  в электрическую. Процесс накопления химической

энергии называется зарядкой аккумулятора, процесс превращения  химической

энергии в электрическую  – разрядкой.

При зарядке он работает как электролизер, при разрядке –  гальванический элемент

Свинцовый

Электроды создаются  заполнением решеток свинцовой  решетки пастой из оксида 2-х

валентного свинца. Электролит – 32% H2SO4 при погружении

электродов в раствор H2SO4 происходит реакция

PbO+H2SO4®PbSO4¯+H2O

В этом состоянии  оба электрода имеют один состав, окислительно-

восстановительное взаимодействие невозможно, значит аккумулятор  разряжен.

При зарядке через  аккумулятор пропускают постоянный ток, и при этом протекает

процессы электролиза. На катоде идет процесс восстановления свинца от +2

до 0

K:                    PbSO4+2H2++2e®Pb+H2SO4

Pb2++2e®Pb0

A:                    PbSO4+SO42+®Pb(SO4)2+2e

Pb2+®Pb4++2e

Pb(SO4)2+2H2O®PbO2+H2SO4

Таким образом, после  разрядки один электрод представляет собой губчатый свинец

(PbO2).

При работе аккумулятора (разрядке) процесс протекает в  другом направлении

K:                    Pb4+O2+H2SO4®Pb(SO4)2+H2O

Pb4+(SO4)2+2H++2e®Pb2+SO4+H2SO4

Pb4++2e®Pb2+

A:                    Pb+SO42–®PbSO4+2e

Pb0®Pb2++2e

Pb+PbO2+2H2SO4«2PbSO4+2H2O

                                                                        E=2,04B

    

В конце заряда напряжение достигает значения диссоциации  воды

K:                    2H++2e®H20

A:                    2H2O®O2­+4H++4e

Разряжать аккумулятор  следует до 1,7В, так как при  этом на электродах образуется

сульфат свинца (PbSO4) особой кристаллической структуры, которая

изолирует активную массу электрода от электролита.