Elektroliti i neelektroliti
Elektroliti su vodene otopine koje sadrže slobodno pokretljive ione.
Jaki elektroliti, primjerice natrijev klorid i klorovodik, u potpunosti disociraju u vodenim otopinama i dobro provode električnu struju, tj. imaju dobru električnu vodljivost.
Slabi elektroliti su vodene otopine slabih kiselina (npr. CH3COOH) ili baza (npr. NH3) i njihove vodene otopine slabije provode električnu struju.
Reaktivnost metala
Reaktivnost metala ovisi o njihovoj sposobnosti oksidacije. Što se atomi metala lakše oksidiraju, to je njihova reaktivnost veća.
Velika reaktivnosti alkalijskih metala, razlog je što ih u prirodi nema u elementarnom stanju, već se nalaze samo u spojevima.
Kemijska reaktivnost nekih metala s obzirom na vodik
Očituje se u reakcijama metala s vodom i s kiselinama tj.u sposobnosti metala da shodno svojim redukcijskim svojstvima istisne vodik
Neki od metala ne reagiraju s klorovodičnom kiselinom, a neki reagiraju manje ili više burno.
Metali koji reagiraju s klorovodičnom kiselinom istiskuju vodik i nastaje odgovarajuća sol prema općim jednadžbama:
Na slici su prikazani metali uronjeni u klorovodičnu kiselinu iste koncentracije.
Po intenzitetu mjehurića možete zaključiti koji od metala burnije reagiraju s klorovodičnom kiselinom, odnosno koji su reaktivniji.
Poznavanje redoslijeda reaktivnosti metala (njihove sposobnosti oksidacije) možemo iskoristiti za predviđanje ishoda reakcija između metala i otopine soli, odnosno metala i kiseline.
Metali iz otopina soli izlučit će sve one metale koji su u nizu elemenata poredanih po reaktivnosti desno od njih.
Da bi reakcija bila moguća:
- Reaktivniji metal mora biti u elementarnom stanju,
- Manje reaktivan metal mora biti u ionskom obliku.
Galvanski članci i elektrodni potencijal
Kad se cinkova pločica stavi u vodenu otopinu cinkova sulfata uspostavlja se dinamička ravnoteža između cinkovih iona u otopini i atoma cinka na pločici.
U stanju dinamičke ravnoteže, broj atoma cinka (Zn) koji se oksidiraju i odlaze u otopinu, jednak (=) je broju iona cinka (Zn2+) koji se reduciraju u atome i odlaze na pločicu.
Težnja metala da se oksidira mjera je za elektrodni potencijal.
Različiti metali imaju različitu težnju za oksidacijom.
Prema tome, imaju i različiti elektrodni potencijal.
Općenito, metal uronjen u otopinu vlastitih iona čini odgovarajući polučlanak.
U galvanskom članku kemijska se energija spontano pretvara u električnu energiju.
Galvanski članak se sastoji od dva različita polučlanka.
Oni su spojeni vodičem i elektrolitskim mostom.
Elektroda na kojoj se zbiva proces oksidacije zove se anoda.
Anoda je negativni (–) pol članka.
Elektroda na kojoj se zbiva proces redukcije zove se katoda.
Katoda je pozitivni (+) pol članka.
Elektrode moraju biti različitoga elektrodnoga potencijala.
Najpoznatiji galvanski članak napravljen je 1835. godine. Naziva se Daniellov članak.
Daniellov članak napravljen je od cinkove i bakrene elektrode uronjene u vodene otopine vlastitih iona. Cinkova elektroda uronjena je u otopinu cinkova sulfata, a bakrova elektroda u otopinu bakrova(II) sulfata.
Struja koju daje Daniellov članak posljedica je reakcija na elektrodama:
Shematski prikaz Daniellova članka
Crta označava granicu elektroda/elektrolit, a dvostruka crta označava elektrolitski most. Elektrolitski most se ponekad naziva elektrolitskim ključem, a tehnički može biti izveden na različite načine kako bi neutralizirao višak iona u pojedinom članku.
Prema dogovoru anodni proces se piše uvijek na lijevoj strani shematskog prikaza, a katodni proces na desnoj strani.
Standardna vodikova elektroda
Elektrodni potencijal se za razliku od napona članka ne može mjeriti. Vrijednost elektrodnog potencijala se određuje prema standardnoj vodikovoj elektrodi.
Standardna vodikova elektroda se sastoji od platinske pločice uronjene u otopinu klorovodične kiseline u kojoj je koncentracija vodikovih iona 1 mol/L . Čisti vodik dovodi se pod tlakom od 100 kPa (ulazi desno kroz staklenu cijev) kojeg spužvasta platina adsorbira do zasićenja.
Prema dogovoru elektrodni potencijal standardne vodikove elektrode je nula, pri svim temperaturama.
E° (2H+/H2)=0,00 V
Spoji li se standardna vodikova elektroda u članak s bilo kojom drugom elektrodom može se očitavanjem napona na voltmetru odrediti redukcijski potencijal te elektrode.
Ako se redukcijski potencijal određuje pri standardnom tlaku i temperaturi (101,3 kPa i 25°C) tada je to standardni redukcijski elektrodni potencijal (E°).
Elektrokemijski niz elemenata
Mjerenjem napona članka na opisani način određeni su potencijali drugih elektroda.
Na osnovi vrijednosti njihovih standardnih elektrodnih potencijala (E° ) načinjen je elektrokemijski niz elemenata ili Voltin niz.
Potencijal galvanskoga članka (Ečl) jest razlika elektrodnih potencijala između dvaju polučlanaka.
Reakcija u galvanskome članku jest spontana ako je potencijal članka pozitivna vrijednost.
Primjer: Izračunajte napon Daniellovog galvanskog članka.
U tablici standardnih elektrodnih potencijala pronađu se vrijednosti elektrodnih potencijala zadanih elektroda.
Cinkova elektroda je anoda, a bakrova elektroda katoda, jer cink ima negativniji redukcijski potencijal.
