Ео (Zn(2+)/Zn) = − 0,76 В
Eo(Al(3+)/Al) = – 1,700 B
[Al(3+)] = 1 моль/л
[Zn(2+)] = 1 моль/л
В гальваническом элементе анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Поскольку цинк в электрохимическом ряду напряжений стоит правее, чем алюминий, то цинк имеет большее значение электродного потенциала восстановления, чем алюминий. Значит, в данном гальваническом элементе цинковый электрод будет катодом, а алюминиевый – анодом.
На аноде протекает процесс окисления металла, а на катоде – процесс восстановления металла.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Al(0) – 3е → Al(3+) │2 - процесс окисления на аноде
Катод (+) Zn(2+) + 2е → Zn(0) │3 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в элементе реакцию.
2Al + 3Zn(2+) → 3Zn + 2Al(3+)
Схема гальванического элемента
А (-) | Al | Al(3+) || Zn(2+) | Zn | K(+)
Стандартная ЭДС гальванического элемента
Е = Е (катода) – Е (анода) = Ео (Zn(2+)/Zn) – Eo(Al(3+)/Al) = − 0,76 – (– 1,70) = 0,94 В
Стандартная ЭДС гальванического элемента соответствует одномолярным концентрациям ионов Al(3+) и Zn(2+), то есть когда
[Al(3+)] = [Zn(2+)] = 1 моль/л
Если концентрации ионов Al(3+) и Zn(2+) отличны от одномолярных, то электродные потенциалы анода и катода находятся по уравнению Нернста при 298 градусах Кельвина.
Е (анода) = Е (Al(3+)/Al) = Ео (Al(3+)/Al) + (0,059/3)*lg[Al(3+)]
Е (катода) = Е (Zn(2+)/Zn) = Ео (Zn(2+)/Zn) + (0,059/2)*lg[Zn(2+)