metall tõrjub soola lahusest välja talle järgneva (suurema E0 väärtusega) metalli. Galvaanielemendi elektromotoorjõud (E, V) elektroodipetentsiaalide vahe (mida näitab galvanomeeter). Redoksreaktsioonide spontaansuse kriteerium - G = -z · F (Eoks-ja Ered-ja) ; z tasakaalustatud redoksreaktsioonis liitetavate (= loovutavate) elektronide arv (sõltub koefitsentidest); F = 96485 C/mol aA + ... + bH+ + ne- cB + dH2O (elektroodireaktsioon); (E0 standardpotentsiaal, V; n elektronide arv vastavalt elektroodireaktsioonile; F = 96485 C/mol; R = 8,314 J/K·mol; T temp, K; [ ] molaarsed kontsentratsioonid, mol/l; a,b,c koefitsiendid eletroodireaktsiooni võrrandis) Logaritmi ja Faraday kontstandi suure arvväärtuse tõttu Nernsti võrrandis mõjutatavad temp ja kontsentratsioonid elektroodipotentsiaale suhteliselt vähe.
aktiivsused: aI- = mI- · I- = 0.1 * 0.814= 0.0814 a2 = m2 · 2 = 0.05 * 0.840=0.042 Mõõdetud: E = 0,746 V RT a2 a 2 EF a2 EF a2 E= ln ln = =e RT a1= EF F a1 a1 RT a1 e RT 0.042 a1= 0 , 746 *96485 =1.015 *10 -14 8, 314* 298 e Leida hõbejodiidi lahustuvuskorrutis: L= a1* aI- = 1.015 *10 -14 * 0.0814= 8.258 * 10-16 Võrdlen saadud tulemust teoreetilise lahustuvuskorrutise väärtusega. Kirjandusest leian, et AgI lahustuvuskorrutis 25 C juures on 8.1 * 10 -17 8.1 * 10 =17 -8.258 * 10´-16
Elektrokeemilised analüüsimeetodid 06/10/2009 Potentsiomeetria Voltamperomeetria Konduktomeetria Kulonomeetria Elektrogravimeetria Potentsiomeetriline meetod · Mõõdetakse potentsiaalide vahet indikaatorelektroodi ja võrdluselektroodi vahel · Indikaatorelektroodi potentsiaal sõltub lahuses oleva iooni kontsentratsioonist E = E0 + RT / (nf) In c E0 konstant R = 8,314 J/K mol T temperatuur, K N laeng F = 96485 C/mol Faraday konstant Igale ühendile on iseloomulik standardpotentsiaal, mille juures see reageerib elektroodil. Potentsiomeetriat saab kasutada juhul, kui toimub mingite laengute liikumine. pH mõõtmine klaaselektroodiga pH mõõtmise puhul räägime vesinikioonidest. Ioonselektiivsed elektroodid - klaaselektroodid - tahke membraaniga elektroodid koostise modifitseerimisega saab määrata F, Cl-, Br, I- jne.
korrosiooniinhibiitorit -- urotropiini ning loksutada. Võimalikult korraga asetada esimesse ja teise katseklaasi puhas raudtraat (puhas kirjaklamber). Fikseerida, mis järjekorras ja millise intensiivsusega tekib lahustesse sinist värvust. Teha järeldus, kas inhibiitor aeglustas puhta raua korrosiooni. 4. Katseandmed. CuSO4 = 0,25M HCl = 0,1M FeSO4 = 0,2M Universaalne gaasi konstant: R = 8,314 J/K*mol Faraday konstant: F = 96485 C/mol 5. Katseandmete töötlus. 1) 1.1 Reaktsioonivõrrand: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2> Oksüdeerujuaks on H. 2H+ + 2e = H2> Redutseerujaks on Zn. Zn 2e =Zn2+ Vasktraadi lisamisel vase pinnalt ei eraldu vesinikku. Vask ei reageeri lahjendatud soolhappega, sest ta ei suuda välja tõrjuda vesinikku. Kui vasktraat viia kontakti tsingiga, siis hakkab vase pinnalt eralduma vesinikku
asuv metall tõrjub soola lahusest välja talle järgneva (suurema E0 väärtusega) metalli. 53. Galvaanielemendi elektromotoorjõud (E, V) elektroodipetentsiaalide vahe (mida näitab galvanomeeter). Redoksreaktsioonide spontaansuse kriteerium - G = -z · F (Eoks-ja Ered-ja) ; z tasakaalustatud redoksreaktsioonis liitetavate (= loovutavate) elektronide arv (sõltub koefitsentidest); F = 96485 C/mol 54. aA + ... + bH+ + ne- cB + dH2O (elektroodireaktsioon); (E0 standardpotentsiaal, V; n elektronide arv vastavalt elektroodireaktsioonile; F = 96485 C/mol; R = 8,314 J/K·mol; T temp, K; [ ] molaarsed kontsentratsioonid, mol/l; a,b,c koefitsiendid eletroodireaktsiooni võrrandis) Logaritmi ja Faraday kontstandi suure arvväärtuse tõttu Nernsti võrrandis mõjutatavad temp ja kontsentratsioonid elektroodipotentsiaale suhteliselt vähe. 55
asuv metall tõrjub soola lahusest välja talle järgneva (suurema E0 väärtusega) metalli. 53. Galvaanielemendi elektromotoorjõud (∆E, V) – elektroodipetentsiaalide vahe (mida näitab galvanomeeter). Redoksreaktsioonide spontaansuse kriteerium - ∆G = -z · F (Eoks-ja – Ered-ja) ; z – tasakaalustatud redoksreaktsioonis liitetavate (= loovutavate) elektronide arv (sõltub koefitsentidest); F = 96485 C/mol 54. aA + … + bH+ + ne- → cB + dH2O (elektroodireaktsioon); (E0 – standardpotentsiaal, V; n – elektronide arv vastavalt elektroodireaktsioonile; F = 96485 C/mol; R = 8,314 J/K·mol; T – temp, K; [ ] – molaarsed kontsentratsioonid, mol/l; a,b,c – koefitsiendid eletroodireaktsiooni võrrandis) Logaritmi ja Faraday kontstandi suure arvväärtuse tõttu Nernsti võrrandis mõjutatavad temp ja kontsentratsioonid elektroodipotentsiaale suhteliselt vähe. 55
potentsiaal Eg , mis defineeritakse kui: w Eg = zF w --maksimaalne t¨oo¨, mida v~oib saada elemendi t¨oo¨tamisel vabaneva energia kasutamisel; z -- elementaarprotsessis u¨le kanduvate elektronide arv (meie n¨aites z = 2) ; F -- Faraday konstant (¨uhe mooli elektronide laeng kulonites); F = 96485 C/mol. T¨oo¨ w saab t¨aielikult ¨ara kasutada vaid l~opmata aeglase reaktsiooni korral. Kuni viimase ajani kasutati samas t¨ahenduses m~oistet "elektromotoorj~oud", kuid seda peetakse n¨uu¨d ebasoovitatavaks, sest olemuselt ei ole tegemist "j~ouga" (emj-i ei m~oo~deta njuutonites, vaid voltides). YKI0020 Keemia alused Toomas Tamm 2011
(i ) c (i ) RT (aOx ) (aRed )d Erakk Erakk 0 ln( (i )1 a (i )2 b ) Nernst© i vorrand nF ( aRed1 ) (aOx2 ) 0.0591 [Ox1 ]c [Red 2 ]d Erakk Erakk 0 log( 25 0C juures n [Ox 2 ]b [Red 1 ]a J R 8.3145 mol K F 96485 C kui X on lahuses, siis [X] on kontsentratsioon (rangelt võttes aktiivsus) (mol/L) kui X on gaas, siis [X] partsiaalrõhk (atm) kui X on puhas aine (tahke, vedelik), siis [X]=1 näited: 0 .0591 1
Elektroodil tekkiv potentsiaal sõltub lahuses olevatest ioonidest ja nende ioonide kontsentratsioonist - sellist süsteemi on võimalik kasutada ioonide tuvastamiseks ja nende kontsentratsiooni määramiseks. Elektroodi potentsiaali sõltuvust ioonide kontsentratsioonist lahuses kirjeldab matemaatiliselt Nernst´i võrrand = 0 - ln(), kus E elektroodi potentsiaal, V E° elektroodi standardpotentsiaal, V R universaalne gaasikonstant, 8,314 J/(K·mol) F Faraday konstant, 96485 C/mol T temperatuur, K n määratava iooni laengu absoluutväärtus või reaktsioonis osalevate elektronide arv a potentsiaali määratava iooni aktiivsus. Esimesse rühma kuuluvad gaasielektroodid, millest tuntuimaks on vesinikelektrood. Teise rühma kuulub ka laialdaselt võrdluselektroodina kasutusel olev kalomelelektrood, kus elavhõbe asub elavhõbe(I)kloriidiga küllastatud KCl lahuses.
protsess tekitab elektrivoolu. Patarei – mitu järjestikku ühendatud galvaanielementi. Anoodil toimub oksüdeerumine, katoodil redutseerumine. Anood ja katood on elektroodid. (galvaani)elemendi potentsiaal – iseloomustab elemendis toimuva reaktsiooni võimet transportida elektrone läbi välise ahela. Mõõdetakse voltides 1V *C = 1J. G = -nFE; n – elementaarprotsessis üle kanduvate elektronide hul (mol); F – Faraday arv (1 mol elektronide laengu absoluutväärtus kulonites: 96485 C/mol; E – elemendi potentsiaal Nullvoolupotentsiaal. Kui element töötab pöörduvalt (st tegelikult elektrivool välist ahelat ei läbi), siis võrdub elemeni potentsiaal selle nullvoolupotentsiaaliga. Standardne nullvoolupotentsiaal (E0): G0 = -nFE0 Primaarpatarei – galvaanielement, millesse lähteained on suletud tootmisel. Kasutatakse üks kord, mille lõppedes “saab otsa”: Sekundaarpatarei – ehk aku on galvaanielement, mida peab enne kasutamist laadima.
Mg + H2SO4 ® MgSO4 + H2. Pingereas eespool asuv metall tõrjub soolalahusest välja temast pingereas tagapool olevametalli. 112. Nernsti võrrand. Elektroodi potentsiaali sõltuvust ioonide kontsentratsioonist lahuses kirjeldab matemaatiliselt Nernsti võrrand E=E0- (RT/nF) * ln a E - elektroodi potentsiaal, E0 - elektroodi standardpotentsiaal, R - universaalne gaasikonstant (8.314 J/(K·mol)), F - Faraday konstant (96485 C/mol), T temperatuur kelvinites, n määratava iooni laengu absoluutväärtus või reaktsioonis osalevate elektronide arv ning a - potentsiaali määrava iooni aktiivsus. 113. Keemilised vooluallikad: kuivelement (tavaline, leelis ja Hg patareid), Pb aku, kütuseelement (vesinik-hapnik). Kuivelement: galvaani või leclanche element, mille vedel elektrolüüdilahus on muudetud voolamise vältimiseks pastaks või geeliks.
tagapool olevametalli. 109. Nernsti võrrand. Vesilahuste elektrolüüs: Elektroodi potentsiaali sõltuvust ioonide kontsentratsioonist lahuses kirjeldab matemaatiliselt Nernsti võrrand E=E0- (RT/nF) * ln a E - elektroodi potentsiaal, E0 - elektroodi standardpotentsiaal, R - universaalne gaasikonstant (8.314 J/(K·mol)), F - Faraday konstant (96485 C/mol), T temperatuur kelvinites, n määratava iooni laengu absoluutväärtus või reaktsioonis osalevate elektronide arv ning a - potentsiaali määrava iooni aktiivsus. n CuSO4 lahuse elektrolüüsil peaks katoodil redutseeruma vask (vastavalt reeglile 3) anoodil aga oksüdeerub vesi (reegel 4): 110
109. Nernsti võrrand. Elektroodi potentsiaali sõltuvust ioonide kontsentratsioonist lahuses Vesilahuste elektrolüüs: kirjeldab matemaatiliselt Nernsti võrrand E=E0 (RT/nF) * ln a E elektroodi potentsiaal, E0 elektroodi standardpotentsiaal, R universaalne gaasikonstant (8.314 J/(K·mol)), F Faraday konstant (96485 C/mol), T temperatuur kelvinites, n määratava iooni laengu absoluutväärtus või reaktsioonis osalevate elektronide arv ning a potentsiaali määrava iooni aktiivsus. n CuSO4 lahuse elektrolüüsil peaks katoodil redutseeruma vask 110. Keemilised vooluallikad: kuivelement (tavaline, leelis ja (vastavalt reeglile 3) anoodil aga oksüdeerub vesi (reegel 4):
Aktiivne transport kasutab energiat kas otseselt näiteks ATP kujul või kaudselt membraanipotentsiaali kujul, mis on esialgselt loodud ATP energia arvelt. Passiivne transport ei kasuta mingit välist energiat. Aktiivse näide: ATP-aasid Passiivse näide: Ioonkanalid 25.Kirjutage Nernsti võrrand ja selgitage selle tähtsus. E = E0 - RT/nF ln a(oks)/a(red) E - elektroodi potentsiaal, E0 - elektroodi standardpotentsiaal, R - universaalne gaasikonstant (8.314 J/(K mol)), F - Faraday arv (96485 C/mol), T temperatuur kelvinites, n määratava iooni laengu absoluutväärtus või reaktsioonis osalevate elektronide arv a - potentsiaali määrava iooni aktiivsus. Tasakaaluseisund kui E=0, Nernsti potentsiaal. Näitab kas energiat on vaja juurde või mitte. Nernsti võrrand näitab, et konts. erinevus rakus sees ja rakus väljas on tasakaalustatud elektriliste potentsiaalide erinevusega rakus sees ja väljas. Ehk siis põhimõtteliselt
0 RT nF [ ln C Me ] n+ , kus EMe0 elektroodi standardpotentsiaal, n üleminevate elektronide arv, F Faraday arv (- 96485 C/mol), R 8,314J/Kmol, CMen+ - vastavate ioonide kontsentratsioon. Kui T=298K, siis E Me = E Me + 0 0,059 n [ ] ln C Me n + .
ja Zn pinnale). Kontaktkorrosiooni kohad: vasest veetorud ühendatud teras/tsinktorudega, terasest torudel messingist ventiilid/kraanid, elektriühendused Cu-Al, Cu katuselt vesi Al, Fe või Zn katusele. 29. Nersti võrrand: RT n+ E Me = E Me 0 + ln[ C Me ] nF väljendab reaalsetes tingimustes potensiaali, kus R-8,314 J/Kmol, T-temp., n- metalli iooni laeng, F- Farady arv- 96485 C/mol, CMe vastavate ioonide konts. Kui T= 298K, siis E = E Me 0+ 0,059/ n *log [CMe n+]. Järeldused: 1) on võimalik valmistada GE, millede elektroodid on ühest ja samast elektroodi mat-st, elektrolüüt on sama, konstr on sama, kuid elektroodidel on erinevad temp. Sellist elementi nim temp GE-ks; 2) on võimalik valm GE ühest ja samast elektroodi materjalist, samal temp, kuid erineva konts-ga elektrolüüdi lahuses. Seda GE nim konts GE-ks.
on sellist süsteemi võimalik kasutada ioonide tuvastamiseks ja nende kontsentratsiooni määramiseks. Elektroodi potentsiaali sõltuvust ioonide kontsentratsioonist lahuses kirjeldab matemaatiliselt Nernsti võrrand. 𝑅𝑇 𝐸 = 𝐸0 − ln 𝛼 𝑛𝐹 E - elektroodi potentsiaal, E0 - elektroodi standardpotentsiaal, R - universaalne gaasikonstant (8.314 J/(K•mol)), F - Faraday konstant (96485 C/mol), T – temperatuur kelvinites, n – määratava iooni laengu absoluutväärtus või reaktsioonis osalevate elektronide arv ning a - potentsiaali määrava iooni aktiivsus. Iooni aktiivsus a on seotud iooni kontsentratsiooniga ning lahustes, mille kontsentratsioon on alla 0,1 mol/l, võib iooni aktiivsuse ja kontsentratsiooni väärtused võrdseteks lugeda. Seega sõltub elektroodi potentsiaal E logaritmilisel kujul iooni aktiivsusest (kontsentratsioonist) lahuses.
Lubamatu on kasutada välitingimustes detailide kinnitamiseks Al-st tõmbeneete, ka Al-st detailide kinnitamiseks, sest tõmbeneedil tõmbevarras on terasest ja viib needi kui sellise hävimiseni. Tõmbeneedid on needis kinnitusvahend (katuseehitamisel). Peab kasutama teras tõmbeneete. 27) Nersti võrrand: E = EMe 0 +RT/nF* ln[ CMe n+] väljendab reaalsetes tingimustes potensiaali, kus R-8,314 J/Kmol, T-temp., n- üleminevate elektroodide arv, F- Farady arv- 96485 C/mol. Kui T= 298K, siis E = E Me 0+ 0,059/ n *log [CMe n+]. Elektroodide polarisatsioon- on positiivse elektroodi muutumine megatiivsemaks ja negatiivse muutumine positiivsemaks. Järeldused:1)on võimalik valmistada galvaanielement ühest ja samast elektroodide materjalist. Elektroodid on ühes ja samas lahuses, kuid elektroodid on erinevatel tempidel, seda nim tempi galvaanielement. 2) on võimalik valmistada galvaanielement ühest ja samast elektroodide materjalist ja
Elektrokeemilise korrosiooni kemism. Millest oleneb elektrokeemilise korrosiooni kiirus? Selgitage, mis on metallide korrosioonis anoodipiirkond ja mis katoodipiirkond? Millistel põhjustel need tekivad(moodustuvad)? Nersti võrrand: RT n+ E M e= E M0 e+ ln [C M e ] nF väljendab reaalsetes tingimustes potensiaali, kus R = 8,314 J/Kmol, T - temperatuur, n - metalli iooni laeng, F - Farady arv (96485 C/mol), CMe - vastavate ioonide kontsentratsioon. Kui T = 298K, siis E = E Me 0+ 0,059/ n * log [CMe n+]. Järeldused: 1) on võimalik valmistada galvaanielement, mille elektroodid on ühest ja samast elektroodi materjalist, elektrolüüt on sama, konstruktsioon on sama, kuid elektroodidel on erinevad temperatuurid. Sellist elementi nimetatakse temperatuuri galvaanielemendiks;
Nernsti võrrand EMe = EMe + 0 ln[ Me n + ] nF väljendab reaalsetes tingimustes potensiaali, kus R-8,314 J/Kmol, T-temp., n- üleminevate elektroodide arv, F- Farady arv- 96485 C/mol, Me potentsiaali määrava iooni aktiivsus. Järeldused: 1) on võimalik valmistada galvaanielement ühest ja samast elektroodide materjalist. Elektroodid on ühes ja samas lahuses, kuid elektroodid on erinevatel tempidel, seda nim temperatuuri galvaanielement. 2) on võimalik valmistada galvaanielement ühest ja samast elektroodide materjalist ja elektroodid on samal tempil, kuid erineva konsentratsiooniga sama elektrolüüdi lahuses, see on konsentratsiooni galvaanielement
32. Millest olenevad reaalsed elektroodide potentsiaalid (Nernsti võrrand ja sellest tulenevad järeldused). Elektrokeemilise korrosiooni kemism. Millest oleneb elektrokeemilise korrosiooni kiirus? Selgitage, mis on metallide korrosioonis anoodi- piirkond ja mis katoodipiirkond? Millistel põhjustel need tekivad(moodustuvad)? Nernsti võrrand: E = EMeo+RT/nF*ln[CMe n+], kus R - 8,314 J/kmol; T - temperatuur; n - üleminevate elektonide arv; F Faraday arv (96485 C/mol); Kui T=298K, siis EMe = E°Me + 0,059 / n*ln[CMe n+]. Järeldused: 1) on võimalik valmistada galvaanielement, millede elektroodid on ühest ja samast elektroodi materjalist, elektrolüüt on sama, konsentratsioon on sama, kuid elektroodidel on erinev temperatuur. Sellist elementi nim. temperatuuri galvaanielemendiks; 2)on võimalik valm. galvaanielement ühest ja samast elektroodimaterjalist, samal temp-l, kuid erineva konsentratsiooniga elektrolüüdi lahuses
annaabi.ee 
