***1
فصل اول
الکترود ها و پیل های الکتروشیمیایی
***2
•هدف های رفتاری فصل اول
•بعد از مطالعه این فصل باید درک شود.
• واکنش هایی که در سطح یک الکترود اتفاق میافتند .
• ساختمان سطح مشترک الکترود محلول.
•معادلات شیمیایی واکنش های اکسایش کاهش در الکترود ها .
• پیلهای گالوانی به صورت دونیمه پیل.
•طداحی پیل های گالوانی مورد استفاده در اندازهگیری پتانسیل استاندارد الکترود را طراحی.
• با استفاده از پتانسیلهای استاندارد الکترود، محاسبه پتانسیل پیلهای گالوانی.
• معادله نرنست و استفاده از آن برای محاسبه پتانسیل پیلها و فعالیت اجزاء محلول.
•کتربرد معادله نرنست برای تعیین ثابت تعادل و جهت واکنش خود به خودی، ثابت تفکیک اسیدها و بازهای ضعیف، ثابت حاصلضرب حلالیت رسوبها، ثابت تشکیل و ثابت ناپایداری کمپلکسها و غیره .
• منبع پتانسیل اتصال مایع.
• چگونگی به حداقل رساندن پتانسیلهای اتصال مایع.
• مفهوم پتانسیلهای فرمال الکترود.
• عبارتهای الکترود شناساگر و الکترود مرجع .
• ساختمان الکترودهای فلزی نوع اول، دوم و سوم.
• ساختمان انواع الکترودهای شاهد .
• ساختمان چند الکترود pH سنجی.
• قوانین IUPAC برای نمایش پیلهای گالوانی.
• الکترود های غشایی و دسته بندی آنها .
• عوامل مؤثر بر الکترودها و روشهای استفاده بهینه از آنها
***3
•الکترود
•برای عبور جریان الکتریکی از محلول الکترولیت، باید دو هادی الکتریکی که الکترود نامیده می‌شوند، به درون محلول وارد شوند.
•یک الکترود میتواند سیم سادهای از مس یا نقره و یا غشاء خاصی مانند الکترودهای یونگزین (ISE) باشد.
•با غوطهور کردن قطعه تمیزی از یک فلز درون محلول حاوی یونهای آن فلز، برای مثال سیم مسی در محلول آبی سولفات مس، یک الکترود تشکیل میشود. دراین صورت دو واکنش امکانپذیر است.
• ابتدا اتم فلز الکترون ازدست داده و به صورت یون درون محلول قرار میگیرد.
• M(s) Mn+(aq) + ne-
•Mn+(aq) + ne- M(s)
•M(s) Mn+(aq) + ne-
***4
•پیل گالوانی و سلول الکترولیز
•سیستمی که شامل دوالکترود غوطهور در محلول الکترولیت است یا به عنوان پیل گالوانی و یا به عنوان سلول الکترولیز معروف است.
• باطریها بهعنوان پیل گالوانی و وان آبکاری به عنوان سلول الکترولیز، شناخته شدهاند.
• در پیل گالوانی، بین دو الکترود اختلاف پتانسیل ایجاد میشود و درنتیجه مولد جریان الکتریکی است، اما در سلول الکترولیز اختلاف پتانسیل از منبع بیرونی به الکترودها اعمال میشود.
***5
•سطح مشترک الکترود محلول
•درصورتی که واکنش رفت بر واکنش برگشت غلبه کند، فلز نسبت به محلول دارای بار الکتریکی منفی خواهد شد، و اگر واکنش برگشت بر واکنش رفت غلبه کند، فلز نسبت به محلول دارای بار الکتریکی مثبت خواهد شد
•اختلاف پتانسیلی در سطح مشترک الکترود محلول ایجاد میشود، که پتانسیل الکترود (E) نامیده شده و مقدار آن نهتنها به ماهیت فلز، بلکه به فعالیت آن بستگی دارد.
***6
•آند و کاتد
•الکترودی که در آن اکسایش اتفاق میافتد آند و الکترودی که در آن کاهش اتفاق میافتد کاتد نامیده میشود.
•در پیل گالوانی آند الکترود منفی و کاتد الکترود مثبت است، ولی در سلول الکترولیز آند الکترود مثبت و کاتد الکترود منفی است.
***7
•واکنشهای اکسایش کاهش در الکترودها
•واکنش های الکترودی مستلزم انتقال الکترون بین الکترود و گونههای موجود در محلول است.
•این واکنشها که شامل انتقال بار الکتریکی یا الکترون از یک گونه به گونه دیگرند، واکنشهای اکسایش کاهش نامیده می‌شوند.
• واکنشی که در آن یک گونه شیمیایی الکترون از دست میدهد، اکسایش نامیده میشود. برای مثال، مس میتواند دو الکترون از دست داده و به یون مس (II) تبدیل شود،
Cu(s) Cu2+(aq) + 2e -