Elektrokémiai fémleválasztás. Alapok: elektródok és csoportosításuk



Hasonló dokumentumok
Kémiai alapismeretek 11. hét

Termodinamikai állapot függvények és a mólhő kapcsolata

A standardpotenciál meghatározása a cink példáján. A galváncella működése elektrolizáló cellaként Elektródreakciók standard- és formálpotenciálja

HIBAJEGYZÉK az Alapvető fizikai kémiai mérések, és a kísérleti adatok feldolgozása

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás VI

Kiindulási pontok: kommunikáció elméletéből. folyamatokból. 1. A pedagógia. 1. Az andragógiai

Áramforrások. Másodlagos cella: Használat előtt fel kell tölteni. Használat előtt van a rendszer egyensúlyban. Újratölthető.

Redoxi reakciók Elektrokémiai alapok Műszaki kémia, Anyagtan I előadás

Redox reakciók. azok a reakciók, melyekben valamely atom oxidációs száma megváltozik.

Elektrokémiai gyakorlatok

Jellemző redoxi reakciók:

Esztergom Város integrált településfejlesztési stratégiája

2013. novemberi jóváhagyás tervezett decemberi jóváhagyás tervezett

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

ELEKTROKÉMIA GALVÁNCELLÁK ELEKTRÓDOK

Általános Kémia, 2008 tavasz

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

MODERN, BIZTONSÁGOS BUDAPESTET!

Kristályszerkezetek és vizsgálatuk

A KÓS KÁROLY ÁLTALÁNOS ISKOLA PEDAGÓGIAI PROGRAMJA

INFORMATIKAI STRATÉGIA

SZOLGÁLATI TITOK! KORLÁTOZOTT TERJESZTÉSŰ!

Tartalomjegyzék 2. fejezet. Egykomponensű rendszerek kémiai termodinamikája FSz szint

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

ZÁRÓ VEZETŐI JELENTÉS TEVÉKENYSÉGELEMZÉS ÉS MUNKAKÖRI LEÍRÁSOK KÉSZÍTÉSE SZÁMÍTÓGÉPES ADAT- BÁZIS TÁMOGATÁSÁVAL

10XONE Szoftver és szolgáltatási szerződés Általános Szerződési Feltételek (ÁSzF) XONE V3.3 SZERZŐDÉS

Osteodenzitometriás szûrõvizsgálat eredményeinek értékelése

Elektromágneses terek (VIHVA204, BSc kurzus) Szóbeli vizsgakérdések

EURÓPAI BIZOTTSÁG KKK FŐIGAZGATÓSÁG KÖZÖS KUTATÓKÖZPONT Fejlett technológiai tanulmányok intézete

thermotop plus fali gázkészülékek turbotop plus fali gázkészülékek

4. Gyakorlat, Hőtan. -ra emelkedik, ha a réz lineáris hőtágulási együtthatója 1,67. értékkel nőtt. Határozza meg, milyen anyagból van a rúd.

E-közigazgatási költség-hatékonysági módszertanok és benchmarking/monitoring rendszer kidolgozása

Gombák. Félkövér tartalmazó, kitintartalmú sejtfallal rendelkezı élılények,

MINŐSÉGIRÁNYÍTÁSI KÉZIKÖNYV

Kémiai alapismeretek hét

VESZPRÉM MEGYEI ÖNKORMÁNYZAT KÖZGYŰLÉSE HATÁROZAT

MATEMATIKA C 12. évfolyam 5. modul Ismétlés a tudás anyja

EA. Elektrokémia alap mérés: elektromotoros erő és kapocsfeszültség mérése a Daniell cellában, az EMF koncentráció függése

Élelmiszerekkel kapcsolatos tápanyag-összetételre és. és egészségre vonatkozó állításokról

PEDAGÓGIAI PROGRAM Némann Valéria Általános Iskola 5932 Gádoros, Iskola u

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Verőce Község Polgármestere. Verőce Község Önkormányzat Polgármesterének ELŐTERJESZTÉSE. a Képviselő-testület december 11- i rendes ülésére

Alapvető elektrokémiai definíciók

FOGYATÉKOS ÉS EGÉSZSÉGKÁROSODOTT FIATALOK PÁLYAORIENTÁCIÓJÁNAK HELYZETE. Elemző tanulmány

3. prioritás: A minıségi oktatás és hozzáférés biztosítása mindenkinek

Normatív Határozat. Felelős: dr. Kelemen Márk polgármester Határidő: azonnal

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Vas Megye Területfejlesztési Koncepciója

Kémia emelt szintű érettségi írásbeli vizsga ELEMZÉS (BARANYA) ÉS AJÁNLÁS KÉSZÍTETTE: NAGY MÁRIA

7. előadás

KOMPLEX INTÉZMÉNYÉRTÉKELÉS A GYAKORLATBAN

VÍZGYŰRŰS VÁKUUMSZIVATTYÚ MÉRÉSE

VESZPRÉM MEGYEI ÖNKORMÁNYZAT KÖZGYŰLÉSÉNEK ELNÖKE 8200 Veszprém, Megyeház tér 1. Tel.: (88) , Fax: (88)

Nők szolgálata. Tehát úgy teremtette Isten a férfit és a nőt, hogy személyükben egyenlőek, de sorrendiségükben és szerepükben eltérőek legyenek.

Vas Megye Területfejlesztési Koncepciója

Mélyhúzás lemezanyagai és minősítési módszereik. Oktatási segédlet.

IV. rész. Az élettársi kapcsolat

1. feladat Összesen: 12 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont. 3. feladat Összesen: 12 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

HALÁSZTELKI TÜNDÉRKERT ÓVODA

Tájékoztató a évi pedagógiai-szakmai ellenőrzés (tanfelügyelet) és pedagógusminősítések szakértői feladataival kapcsolatban

Méhészeti Közlöny ERDÉLYRÉSZI MÉHÉSZ-EGYLET SZAKLAPJA, MINT. AZ EBDÉLYIGAZDA" ÖNÁLLÓ MELLÉKLETE. Megjelenik minden hó 1-én és 15-én.

AZ ELEKTROKÉMIA VÁLOGATOTT ALKALMAZÁSI TERÜLETEI

I. Adatok, adatgyűjtés

A nyilvános tér, művészet és társadalom viszonyrendszere

L E A D E R

Elektrokémia a kémiai rendszerek és az elektromos áram kölcsönhatása

A membránpotenciál. A membránpotenciál mérése

IMPRESSA C5 Használati útmutató

Pályázati felhívás az EGT Finanszírozási Mechanizmus es időszakában a Megújuló Energia

dr. Nemes Ákos ügyvéd / MAKISZ titkár

Modern műszeres analitika számolási gyakorlat Galbács Gábor

A PUBLIC RELATIONS TEVÉKENYSÉG ESZKÖZEI

Elektrokémia 02. (Biologia BSc )

Kerékpárosokra vonatkozó legfontosabb ismeretek 3. rész Oldal 1

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

A SZŐKE TISZA pusztulása és a jogi felelősség kérdése

Elektrokémia 03. Cellareakció potenciálja, elektródreakció potenciálja, Nernst-egyenlet. Láng Győző

Adatbenyújtási kézikönyv

Csapata erősítésére keres gyakornokot a Kultúra.hu. Jelentkezni fényképes önéletrajzzal a takacs.erzsbet@kortarsmedia.hu címre várjuk.

Pályáza' kiírás, részvételi és szavazási szabályzat - Let s Colour 2016

Bevezetés. 1.) Bemutatkozás

Elektrokémia Kiegészítés a praktikumhoz Elektrokémiai cella, Kapocsfeszültség, Elektródpotenciál, Elektromotoros erı.

Verzió CompLex Officium Felhasználói kézikönyv

Turisztikai attrakciók és szolgáltatások fejlesztése c. konstrukciójához. Kódszám: DDOP-2.1.1/D-12, KDOP-2.1.1/D-12, NYDOP-2.1.1/F-12 DAOP-2.1.

1. feladat Összesen: 10 pont

Hidrosztatikai problémák

Elıterjesztés Lajosmizse Város Önkormányzata Képviselı-testületének október 15-i rendkívüli ülésére

MINŐSÉGIRÁNYÍTÁSI KÉZIKÖNYV

Alapvető formázási műveletek a Word 2003 programban

Minőségi kémiai analízis

Bevezetés a kémiai termodinamikába

A köztiagy, nagyagy, kisagy

Szennyvíztisztítási technológiai számítások és vízminőségi értékelési módszerek

A vas-oxidok redukciós folyamatainak termodinamikája

Önköltség-számítási számítási szabályzat

Kiadói díjbeszedésű hírlapok előfizetői állományának adatcseréje

IPR TÁMOP TÁMOP Játék. Óvodai nevelésünk feladatai. Egészséges életmód alakítása

Redox reakciók. azok a reakciók, melyekben valamely atom oxidációs száma megváltozik.

Átírás:

Elektrkéma fémleválasztás Alapk: elektródk és csprtsításuk Péter László Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 1 Elektrkéma reakcó, elektród Mely reakcókat nevezzük elektrkéma reakcóknak? Olyan reakcókat, amelyekben töltés átlépése történk. Ha a töltésátlépés fázshatárn történk, hetergén elektrkéma reakcóról beszélünk. Az elektrkéma reakcók fnts jellemzője, hgy xdácós és redukcós flyamatk térbel szétválása valósul(hat) meg, még akkr s, ha egyébként a kétféle flyamat ugyanazn a felületen zajlk. A fázshatár jellegétől függően: Szlárd-flyadék: Elektrlt ldatban ldódó fém, nedves közegben krrdáló fém, félvezető elektrltban, galvánfürdő, elektrlízs stb. (a gyakr eset) Flyadék-flyadék: Nem elegyedő flyadékk határfelülete (pl. víz/ntrbenzl stb.) Szlárd-szlárd: Szlárd fázsú túzelőanyag cellák, nszelektív membránk stb. Míg a flyadékk mndg bplárs vezetők, a szlárd fázsk lehetnek unplárs vagy bplárs vezetők. Az elektród egy elsőfajú (unplárs) és másdfajú (bplárs) vezető határfelülete. (Az elektród maga a fázshatár, nem pedg az egyk önkényesen kválaszttt fázs!) Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 2 1

Elektrkéma cellák Ha két elektród közös elektrlttal érntkezk (vagy flytns elektrlt kntaktus áll fenn közöttük), akkr elektrkéma cellát alktnak Az elektrkéma cella jellemzésére a celladagram szlgál. Példa: M 1 (s) M 1 a+ (aq) M 2 b+ (aq) M 2 (s) M 1 (s) (általánsan) Zn(s) Zn 2+ (aq) Cu 2+ (aq) Cu(s) Zn(s) (knkrétan) Jelölések: : fázshatár elvben sem elegyíthatő fázsk között : fázshatár elegyedn képes fázsk között : fázshatár elegyedn képes fázsk között, ahl a dffúzós ptencált kküszöböltnek tekntjük. (A dffúzós ptencál eredete: a különféle nk eltérő vándrlás sebessége.) Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 3 Elektrkéma cellák: Ptencál-különbség A cella ptencál-különbségét a celladagram egyértelműen defnálja (!). A cella ptencál-különbsége: a jbb ldaln feltüntetett elektród ptencáljából vnjuk k a bal ldaln feltüntetett elektród ptencálját. Ez a defnícó mnden esetre alkalmazható (egyensúly és nem-egyensúly, árammentes és áramjárta esetre s stb.). Ha mndkét elektródn és mnden lehetséges fázsban és határfelületen egyensúly áll fenn: a mért ptencál-különbség az elektrmtrs erő (E MF ). Ebben az esetben az egyensúly előírása garantálja az árammentességet (és annál többet s). Összefüggés a cellareakcó szabadentalpa-váltzása és a cellareakcó ptencálja között (ez utóbbt gen jól közelíthet az elektrmtrs erő): Cellareakcó és félcella-reakcó G E CELL Fnts megkülönböztetés: Az elektródreakcó egyensúlya és a cellareakcó egyensúlya Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 4 2

Az elektródptencál fgalma Készítsünk lyan elektrkéma cellát, amelynek bal felében a következő elektród található: Pt(s) H + (aq), a = 1 mldm -3 sat. H 2, p = 10 5 Pa standard hdrgén elektród standard hydrgen electrde (SHE) Félcella-reakcó: ½ H 2 = H + + e A jbb ldal elektród reakcót ennek megfelelően a redukcó rányába kell felírn. Tvább eszmefuttatás a ptencál fgalmáról: Összevetés a fzkában használats más ptencál fgalmakkal Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 5 Tvább baranglás az elektródptencál körül: Nernst-egyenlet Ha a vzsgált elektródn nem halad át áram: nyugalm ptencál (bármely elektród típusra, egyensúly és nem-egyensúly esetre egyaránt) Ha az elektródn fennállnak az egyensúly feltétele: Az egyensúlyt megvalósító reakcóra levezethetjük a Nernst-egyenletet E E ln a E Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 6 ln a ahl 0 a megfelelő elektródreakcó egyenlete. B A referenca elektród kválasztásának szabálya és a mérés utasítás szernt (E jbb - E bal ), az elsőfajú elektródra vnatkzó Nernst egyenlet (frmáls ptencállal): ln c M z A standard ptencál skála gyakran használats annak megítélésére, hgy az adtt fém mennyre nemes. (A standard ptencálkból adódó és a gyakrlat skáláról lásd: ptencál-ph dagramk és értelmezésük.) 3

Elektródk csprtsítása: Független elektródreakcók száma és típusa ELEKTRÓD független elektródreakcók száma? 0 LEHET: IDEÁLISAN POLARIZÁLHATÓ ELEKTRÓD (nem általáns) 1 EGYSZERŰ ELEKTRÓD gen >1 KEVERÉKELEKTRÓD egyensúly fennáll? nem csprtsítás az elektródreakcóban részt vevő anyagk jellege és halmazállapta szernt Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 7 Egyszerű egyensúly elektródk: Elsőfajú elektródk 1. Elsőfajú elektródk (= electrdes f the frst knd): Az elektródreakcó egyensúlyát egyetlen elem és az abból képződő n határzza meg. Altípusk: a, Fémelektródk: M z+ (slv) + ze = M(s) / tszta fém / Ag + (aq) + e = Ag(s); Cu 2+ (aq) +2e = Cu(s) b, Amalgám elektródk: M z+ + ze = M(Hg)(l) / Hg-ban ldtt fém / Cd 2+ (aq) + 2e = Cd(Hg)(l) Nernst egyenlet: az M(Hg) aktvtás s szerepel! c, Kmplex fémelektród: ML v (z-vn)+ + ze = M(s) + vl n- (aq) / L : nem H 2 O / Cu(CN) 2- + 2e = Cu(s) + 2CN - Nernst egyenlet: különbözk a fémelektródkétól! Fémleválasztás: váltzás a mechanzmusban! d, Gázelektród : az elem gáz lehet az xdált v. redukált frma s H + (aq) + e = ½ H 2 ; ½ Cl 2 + e = Cl - a Nernst egyenletben: +/- ktevő! Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 8 4

Kegészítő megjegyzések a kmplex fémelektródkról Az elsőfajú fémelektródra vnatkzó Nernst-egyenlet (frmáls ptencál): z M / M ln[m z Kmplexképződés egyensúly flyamata: M z+ + L n- = ML (z-n)+ A hdrtatált ( szabad ) fémn-kncentrácó kfejezése a kmplex stabltás állandójával: [M [ML K[L ( z n) z n Ezt behelyettesítve a Nernst-egyenletbe: [ML [L ( z n) z ln K ln M / M n A fémn-redukcó flyamatát a kmplex nnal felírva: ML (z-n)+ + ze = M + L n- A Nernst-egyenlet a fent reakcóra felírva (frmáls ptencállal): A termdnamka 0. főtétele a két felírást összekapcslja, de nem ad számt a flyamat mechanzmusáról és knetkájáról! Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 9 [ML [L ( z n) ( z n ) ln ML / M n Egyszerű elektródk: Másdfajú elektródk 2. Másdfajú elektródk (= electrdes f the secnd knd): Az egyensúlyt egyetlen fém, valamnt annak egy ks ldhatóságú sója, a só (telített) ldata és a sót alktó ann kncentrácója határzza meg. Példák: - Kalmel: ½ Hg 2 Cl 2 (s) + e = Hg(l) + Cl - (aq) - Ezüst/ezüst-klrd: AgCl(s) + e = Ag(s) + Cl - (aq) - Hgany/hgany-xd: ½ Hg 2 O + e + ½ H 2 O = Hg(l) + OH - (aq) A leggyakrabban használt referenca elektródk másdfajú elektródk. A Nernst egyenlet másdfajú elektródra, frmálsan: mntha az annra nézve reverzbls elektródunk lenne: E E ln c L Ag AgCl cagccl (ldahatóság szrzat) E E ' ln c Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 10 Cl- 5

Egyszerű elektródk: Redxelektródk 3. Redx elektródk Az elektrkéma egyensúlyt egyetlen redxrendszer határzza meg, melynek redukált és xdált frmája s ldtt kmpnensként van jelen, és az egyensúly reakcó az elsőfajú (nert) vezető felületén megy végbe. Példák: - Fe 3+ (aq) + e = Fe 2+ (aq) - [Fe(CN) 6 3- + e = [Fe(CN) 6 4- - Cu 2+ + e = Cu + - [C(NH 3 ) 6 3+ + e = [C(NH 3 ) 6 2+ - O=C 6 H 4 =O + 2e + 2H + = HO-C 6 H 4 -OH * A redxrendszer lehet szerves vagy szervetlen, egyszerű vagy kmplex fémn s. * O O, HO OH Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 11 Elektródk sztályzása: Több elektródreakcó Több elektródreakcó egyetlen elektródn Alapelv: Egyetlen elektródnak csak egyféle elekrtódptencálját lehet megmérn. A legtöbb esetben több elektródreakcó szmultán egyensúlya a kmpnensek kncentrácójának csak extrém értéke mellett valósul meg. 60 mv különbség a rendszerek redxptencáljában egy nagyságrendny kncentrácó-különbségnek felel meg. FONTOS MEGKÜLÖNBÖZTETÉS: egyensúly és állandósult állapt Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 12 6

Elektródk sztályzása: Cellában betöltött szerep Munkaelektród (Wrkng electrde, W): Az az elektród, amelyen zajló flyamatk számunkra érdekesek, és amelynek tulajdnságat a cella több elektródjától függetlenül szeretnénk tanulmányzn. Referenca elektród (Reference electrde, R): Az az elektród, amelyhez a cella összes több elektródjának ptencálját vsznyítjuk. Rendszernt nem halad át rajta áram, és gyakran egyensúly elektród. (Kbővítés: kvázreferenca fgalma) Segédelektród (Cunter electrde vagy auxlary electrde, C vagy A): A munkaelektródn áthaladó áram vezetésére szlgáló másk áramjárta elektród. A segédelektród tulajdnságaval nem kívánunk fglalkzn, ennek ellenére ügyeln kell a helyes megválasztásra és elhelyezésre (nert, ldódó /sacrfcal/ stb.). Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 13 Elektródk sztályzása: Áram ránya ANÓD: Olyan elektród, amn pztív áram flyk át. (Pztív áram: a pztív töltések áramlás ránya az elsőfajú vezetőtől a másdfajú vezető felé mutat, azaz a fémből az ldat felé. Példa: fémek elektrkéma ldódása.) KATÓD: Olyan elektród, amn negatív áram flyk át. (Példa: fémnk redukcója szlárd vezető felüleltén, hdrgén fejlődés) Fgyelem: egy elektkéma cellában az adtt elektród ptencáljának előjele nem hzható közvetlen kapcslatba az átflyó áram rányával! Egyazn cellát elektrlzáló cellaként és galváncellaként üzemeltetve s más-más lesz a katód és az anód. (Ugyanakkr vannak a szakrdalmban meggyökeresedett nevek, amk a fent szabállyal ellentétesek. Sajns, a frmáls szabályk mellett lykr a tlvajnyelvet s muszáj megsmern.) Elektrkéma fémleválasztás Elektródk és csprtsításuk - 14 7