Решение экспериментальных задач по теме металлы: Практическая работа «Решение экспериментальных задач по теме «Металлы»

Следующей задачей было исследовать, как сольватированные электроны ведут себя при различных концентрациях.Это включало выстрел микроструи раствора — шириной с человеческий волос — через луч синхротрона X-ray , которые представляют собой пучки рентгеновских лучей высокой энергии. Рентгеновские лучи возбуждали сольватированные электроны, заставляя их выпрыгивать из жидкой клетки молекул аммиака. Затем исследователи могли измерить, сколько энергии потребовалось для высвобождения сольватированных электронов.

Исследователи обнаружили, что чем больше концентрация сольватированных электронов, тем больше характер выделения энергии соответствует тому, что наблюдается в металле.Вот что это означает: если вы изобразите количество энергии, необходимое для освобождения электронов из клетки жидкого аммиака, металлы обычно имеют так называемый «край Ферми», очень резкий переход, сказал Макмаллен. При более низких концентрациях сольватированных электронов этот график выделения энергии больше похож на округлый холм. Этот край Ферми возник только при более высоких концентрациях электронов. Край показывает, сколько энергии имеют электроны при данной температуре, добавил Макмаллен.

«Когда вы увеличиваете концентрацию до металлического диапазона, вы видите, появляется этот замечательный узор, который очень, очень характерен для металла», — сказал МакМаллен.

Результаты были интересными, потому что они показали, что металлоподобная жидкость, созданная путем соединения щелочных металлов и аммиака, на самом деле является металлом на фундаментальном физическом уровне, сказал он.

«Это настоящий металл, а не то, что просто похоже на него», — сказал Макмаллен.

Сольватированные электроны с более низкой концентрацией используются в реакции, называемой реакцией Берча, которая добавляет электроны к молекулярным структурам, называемым ароматическими кольцами. По словам Макмаллена, такая реакция использовалась при производстве первых оральных противозачаточных таблеток в 1950-х годах.Понимая, как сольватированные электроны работают при высоких концентрациях, исследователи потенциально могут найти новые виды химических реакций , сказал он. Например, они могут возбуждать сольватированные электроны лучами света, чтобы заставить их вести себя по-новому.

«Если немного пощекотать электроны, чтобы они более энергично возбудились, можно начать наблюдать за некоторыми безумными реакциями, которые в противном случае никогда бы не произошли», — сказал МакМаллен.

Исследователи сообщили о своих выводах 5 июня в журнале Science .

Первоначально опубликовано на Live Science.

590 вопросов с ответами в METALS

Уважаемый Алаа,

Ваш вопрос очень интересный и может быть хорошо объяснен.

Начнем с диэлектриков:

Расположение контакта, диэлектрика, контакта ведет себя как конденсатор. В общем, у вас есть 2 компонента плотности тока ^j в уравнениях Максвелла:

j = sigma * E + eps * d E / dt

Вот сигма проводимость и eps диэлектрическая проницаемость , E — вектор электрического поля.

Первая составляющая — это линейный ток, вторая — ток смещения (надеюсь, я нашел соответствующие выражения на немецком языке wie have Leitungsstrom und Verschiebungsstrom).

Для sigma >> omega * eps преобладает линейный ток (омега-круговая частота). Если в диэлектрике сигма = 0, ток равен нулю.

Для сигма << omega * eps преобладает ток смещения, и сигма увеличивается с увеличением частоты. В качестве примера:

j ~ exp (j * omega * t), тогда dE / dt = omega * j

Вы указали влияние резонансов.Это дополнительный эффект, но основное поведение описано выше.

Теперь рассмотрим металлы: самая простая форма проводимости (здесь линейная проводимость:

sigma = sigma0 / (1 + j * omega * tau)

Здесь tau — средний срок службы носителей заряда между двумя ударами.

Здесь я использовал j как мнимую единицу !!!

Для высоких частот tau -1 , у вас есть чисто мнимое выражение:

sigma = -sigma0 * j / (omega * tau)

Сдвиг фазы между напряжение и ток составляют 90 °.Следовательно, ток равен нулю, если приложено полное напряжение.

На очень высоких частотах, то есть инфракрасных, преобладает ток смещения, и ток снова увеличивается.

Скин-эффект — это поверхностный эффект, который описывает глубину проникновения электромагнитных волн.

Подвижность заряда µ = e * tau / m и может зависеть от частоты, но в первую очередь нет. Но подвижные электроны имеют длительный срок службы. Следовательно, коэффициент omega * tau = 1 достигается на более низких частотах.

С учетом

Р. Митданк

Лаборатория относительных реактивностей металлов

Медь: прямоугольные полосы средней ширины; бронзовый и блестящий.
Магний: Тонкая прямоугольная полоска; серебристая и полосатая по текстуре.
Цинк: квадратные полосы большего размера; серебристый и блестящий.

2. Какой металл прореагировал с наименьшим количеством растворов?

Медь реагировала с наименьшим количеством растворов.

3. Если предположить, что вы не тестировали металлическое серебро, с какими растворами (если таковые имеются) вы ожидаете реакции металлического серебра? Обоснуйте свой ответ, приведя доказательства своих данных и наблюдений.

Хотя мы не тестировали серебро из-за его высокой цены, в ходе эксперимента мы знали, что серебро — очень инертный металл (причина, по которой оно используется в ювелирных изделиях).Серебро не отреагировало бы ни на одно из решений.

4. Перечислите металлы (включая серебро) по порядку, поместив наиболее химически активный металл на первое место (тот, который реагирует с наибольшим количеством растворов), а наименее химически активный металл на последнем (тот, который реагирует с наименьшим количеством растворов).

Магний, цинк, медь, серебро.

5. Обратитесь к списку «серий активности металлов» из Вопроса 4. Напишите краткое объяснение того, почему внешняя поверхность пенни сделана из меди, а не из цинка.

Хотя серебро наименее реактивно, меньше меди, его слишком дорого использовать на внешней стороне пенни. Поскольку медь также является инертным металлом, ее используют снаружи пенни, поскольку она не подвергается коррозии с течением времени и не плавится при стандартных температурах из-за высокой температуры плавления.

6. A) Какой из четырех металлов, упомянутых в этом исследовании, может быть даже лучшим выбором, чем медь для внешней поверхности пенни? Какие данные наблюдений подтверждают ваш вывод?

Серебро.Серебро — наименее реактивный из всех металлов.

B) Как вы думаете, почему тот металл, который вы указали в вопросе 6а, не используется в качестве внешней поверхности пенни?

Как уже говорилось, серебро слишком дорогое для изготовления грошей.

7. Учитывая ваши новые знания об относительной химической активности этих четырех металлов,
A) какой металл наиболее вероятно находится в несоединенном, или «свободном» (металлическом) состоянии в природе?

Серебро и медь, скорее всего, находятся в несвязанном или «свободном» металлическом состоянии в природе, потому что они наименее химически активны и редко соединяются с другими веществами.Вот почему медь используется на поверхности монет, а серебро (и золото) используется для изготовления украшений.

B) какой металл с наименьшей вероятностью будет обнаружен в химическом несоединении с другими элементами?

Поскольку магний был наиболее реактивным из четырех металлов, которые мы исследовали, вряд ли он будет химически не соединен с другими веществами в природе. Магний очень легко соединяется с другими веществами благодаря своей высокой реакционной способности.

8. Пересмотрите план эксперимента для этого исследования:
A) Можно ли было бы исключить одну или несколько комбинаций металл-раствор и при этом получить всю информацию, необходимую для создания оценок химической активности для четырех металлов ?

Да, можно было бы исключить две комбинации растворов металлов и при этом получить всю информацию, необходимую для создания рейтингов химической активности для четырех металлов.

B) Если да, то какая комбинация или комбинации могли быть исключены? Почему?

Из-за высокой цены серебра мы исключили его из нашего эксперимента. Поскольку мы знали, что серебро — это неактивный металл, удалить его из теста не составило труда. Поскольку мы знаем, что цинк является химически активным металлом, поэтому он используется в качестве сердечника, а не поверхности пенни, мы могли бы также исключить его из нашего эксперимента.

Результаты: агрегированные данные:

Научные проекты продвинутого уровня: химия

Химия

Какой металл корродирует быстрее всего?

Был ли у вас когда-нибудь блестящий новый байк, который со временем становился уже не таким блестящим и новым? Или какие-то шезлонги, оставленные снаружи на зиму, а к весне выглядели так, как будто они были готовы к помойке?

Если так, скорее всего, виновата ржавчина.Почтовые ящики, качели, лампы, автомобили, перила и все остальное из металла подвержены риску ржавчины — ухудшающегося состояния металла.

Вы, несомненно, имели некоторый опыт работы с ржавчиной? Или, по крайней мере, видели ее на машине или другом предмете. Ржавчина настолько распространена, что ее цвет также называют ржавчиной, как у листьев цвета ржавчины, или ржаво-коричневых волос.

В этом разделе вы узнаете гораздо больше о ржавчине и о том, как она возникает. И вы попытаетесь выяснить, какие металлы ржавеют быстрее всего, подвергая их воздействию воды и соленой воды.

Итак, в чем, похоже, проблема?

Ржавчина возникает, когда металлы, содержащие железо, реагируют с кислородом воздуха или воды и образуют соединение, называемое оксидом железа (III) (оксид железа). Это соединение содержит молекулы воды, поэтому мы называем его гидратированным соединением.

Чтобы железо ржавело, в нем должны присутствовать газообразный кислород и вода. Проще говоря, химически атомы железа теряют несколько электронов перед атомами кислорода. Этот процесс, при котором электроны удаляются из атомов, называется окислением .Когда происходит окисление, возникает химическая реакция, в результате которой образуется оксид железа (III)? Или ржавчина.

Основные элементы

Окисление — это процесс, с помощью которого электроны удаляются из атомов. Это также может относиться к реакции объекта, подвергающегося воздействию кислорода.

Ржавчина — это один из видов коррозии. Но это не единственный тип. К другим формам коррозии относятся:

• Потускнение на серебряных чайниках, подносах и ювелирных изделиях
• Карбонат меди или патина, коррозия, которая заставляет медь становиться зеленой
• Обесцвеченные пятна, появляющиеся на латуни
• Оксид алюминия, образующийся на алюминии
• Оксид хрома, образующийся на внешнем слое нержавеющей стали

На некоторых металлах коррозия фактически служит защитой.Оксид алюминия, карбонат меди и оксид хрома, например, действуют как защитные покрытия для нижележащих металлов.

Ржавчина, образующаяся на железе, не может защитить его от дальнейшей коррозии, потому что оно слишком пористое.

Проблема, которую вы попытаетесь решить в этом проекте научной ярмарки, заключается в том, какие металлы подвержены коррозии быстрее всего и при каких условиях. Вы проверите пять металлов — серебро, сталь, цинк, медь и алюминий — чтобы увидеть, какой из них быстрее всего корродирует в воде и в соленой воде.

Когда вы закончите, вы лучше поймете коррозию, процесс окисления и свойства различных металлов.

Scientific Surprise

Коррозия наносит огромный ущерб зданиям, автомобилям, мостам и кораблям. Поиск метода предотвращения коррозии является приоритетной задачей для специалистов, работающих в металлургической промышленности.

Название этого раздела «Какой металл корродирует быстрее всего?» будет подходящим названием для вашего проекта научной выставки.Другие возможные названия включают:

• Какой металл лучше всего выдерживает коррозию?
• Понимание того, как коррозия влияет на обычные металлы

Или вы можете придумать название для своего проекта самостоятельно. Давайте теперь уделим несколько минут тому, чтобы понять, почему этот проект ценен.

В чем смысл?

Почему вас должно волновать, какой из пяти металлов, которые вы будете тестировать, корродирует быстрее всего? Если на то пошло, зачем вам вообще заботиться о металлах?

У металлов есть тысячи применений, которые влияют на нашу повседневную жизнь, большинство из которых мы принимаем как должное.Медь, например, податлива и хорошо проводит электричество. По этим причинам он используется для изготовления провода внутри электрических кабелей. Без электрических кабелей у нас не было бы электричества в наших домах — света, телевизора или видеоигр.

Алюминий чрезвычайно прочен, его можно формовать в тонкие листы, что делает его жизненно важным для производства самолетов. Подумайте об этом, когда в следующий раз сядете в самолет. Из металлов делают посуду, которой мы едим, монеты, которые мы используем, чтобы покупать то, что мы хотим, и автомобили, на которых мы ездим.

Очевидно, что металлы, которые используются для изготовления самолетов, автомобилей и электропроводки, должны были быть тщательно протестированы, чтобы убедиться, что они подходят для использования.

Вы можете быть уверены, что до того, как первый медный провод был использован в электрическом кабеле, проводились далеко идущие исследования и эксперименты. Металлурги «эксперты по металлам» постоянно ищут новые способы использования металлов во многих областях, включая медицину, военную промышленность и авиацию.

Металлы? И как они используются? Чрезвычайно важны.Как только вы узнаете, как разные металлы выдерживают коррозию, вы сможете лучше понять, почему они играют определенную роль и почему они важны. Кроме того, вы сможете дать маме и папе несколько советов, когда в следующий раз они будут покупать новую уличную лампу или металлическую игрушку для вашего младшего брата.

Основные элементы

A Металлург , иногда называемый инженером-металлургом, исследует, контролирует и разрабатывает процессы, используемые при извлечении металлов из их руд с целью их очистки.Специалисты в области металлов, металлурги также изучают эффекты сочетания металлов с другими материалами, такими как полимеры и керамика.

Поэкспериментируя с пятью различными типами металлической проволоки, вы сможете увидеть, какие из них корродируют быстрее всего, а какие лучше всего держатся при определенных обстоятельствах. Вы протестируете каждый провод как в дистиллированной, так и в соленой воде. Опять же, типы металла, которые вы будете тестировать:

• Серебро
• Сталь
• Цинк
• Медь
• Алюминий

Ваша контрольная группа будет состоять из 10 кусков проволоки — по два металла каждого из перечисленных выше.Переменными являются дистиллированная вода и соленая вода, в которую будут погружены металлические провода. Используя научный метод, вы узнаете, какой металл начинает коррозировать первым, а какой лучше всего.

Как вы думаете, что произойдет?

Подумайте о том, что вы, возможно, уже знаете о различных видах металлов и о том, как они реагируют на дождь, а также на воздух или воду, которые содержат много соли. Это поможет вам сформулировать гипотезу в контексте уже имеющихся у вас знаний.

Вернитесь к велосипеду, упомянутому в первом предложении этого раздела. При каких обстоятельствах ваш велосипед заржавел? Когда это хранилось в сухом гараже? Или когда вы оставили его лежать во дворе на три дня под проливным дождем?

Как вы думаете, почему водителям в холодную погоду рекомендуется время от времени ополаскивать свои машины в зимний период, когда используются дорожные соли? Вы когда-нибудь замечали или слышали, как люди говорят о проблемах с коррозией возле пляжа, где преобладает соленая вода?

Возможно, вы уже знаете, какие металлы наиболее устойчивы к коррозии? Если да, то эксперимент, который вы проведете, подтвердит и подтвердит ваши знания.Если вы этого не сделаете, попробуйте использовать здравый смысл и любую имеющуюся у вас информацию по этой теме, чтобы придумать свое лучшее предположение или гипотезу.

Материалы, которые вам понадобятся для этого проекта

Эксперимент, который вы будете проводить, потребует совсем немного времени для настройки, но вам нужно будет проводить наблюдения в течение 10-дневного периода.

Будет важно записывать, что именно происходит с каждым металлом каждый день. Помните, что ваши измерения будут качественными, а не количественными.По этой причине, чем больше данных вы предоставите о своем эксперименте, тем надежнее будут ваши результаты.

Для этого эксперимента вам понадобятся материалы, которых, вероятно, нет у вас дома. Однако вы сможете найти все, что вам нужно, в местном магазине бытовой техники или товаров для дома. Вам потребуется:

• 12 дюймов (30,5 см) серебряной проволоки
• 12 дюймов (30,5 см) стальной проволоки
• 12 дюймов (30,5 см) цинковой проволоки
• 12 дюймов (30,5 см).5 см) медной проволоки
• 12 дюймов (30,5 см) алюминиевой проволоки
• Маленькая пара кусачков (или попросите человека в магазине, который разрезает провода, чтобы вы разрезали каждый 12-дюймовый кусок пополам)
• 10 прозрачных стаканов (желательно одинаковых) или 10 пробирок и штатив для пробирок
• Ручка или мелкий маркер
• Небольшие кусочки бумаги или этикетки для стаканов или пробирок
• 10 карандашей (они не необходимо заточить)
• Прозрачная или малярная лента
• Мерный стаканчик для жидкости
• Столовая мерка
• Воронка
• Дистиллированная вода (продается в галлоновых кувшинах в большинстве продуктовых магазинов)
• Поваренная соль

Если есть пробирки и штатив, вы, вероятно, найдете их проще в использовании, чем очки.Однако, если вам нужно носить очки, ничего страшного. Можно использовать пластиковые или стеклянные стаканчики; просто убедитесь, что они чистые, чтобы вы могли легко наблюдать, что происходит с проводами в них.

Проведение эксперимента

Перед началом эксперимента убедитесь, что у вас готовы все материалы. Обязательно найдите место, достаточно большое, чтобы разместить стаканы или пробирки, где они не будут мешать в течение всего вашего эксперимента.

Выполните следующие действия:

Провода из различных материалов подвешены в дистиллированной и соленой воде.

1. Если пять проводов еще не обрезаны, разрежьте их на 6-дюймовые отрезки.
2. С помощью ручки или маркера отметьте десять этикеток или небольших кусочков бумаги следующим образом:
   • вода + серебро
   • соленая вода + серебро
   • вода + сталь
   • соленая вода + сталь
   • вода + цинк
   • соленая вода + цинк
   • вода + медь
   • соленая вода + медь
   • вода + алюминий
   • соленая вода + алюминий
3. Установите стаканы или пробирки на стол или прилавок, где вы сможете легко их наблюдать.
4. Приклейте маркированную этикетку или клейкую ленту на каждый стакан или пробирку. Расположите все ярлыки лицевой стороной, чтобы их было легко увидеть.
5. С помощью мерной чашки и воронки наполните пять стаканов или пробирок дистиллированной водой.
6. Смешайте 240 мл воды с 1 столовой ложкой соли. Перемешивайте до полного растворения соли.
7. Заполните остальные пять стаканов или пробирок раствором соленой воды, при необходимости смешав еще воды и соли.
8. Оберните один конец каждого куска проволоки вокруг карандаша так, чтобы, когда карандаш касался верхней части стекла, проволока свешивалась вниз.
9. Наблюдать за каждым проводом не реже одного раза в день в течение 10 дней. Используйте диаграммы, приведенные в следующих разделах, или создайте свои собственные.

Помните, что чем яснее и точнее ваши наблюдения, тем лучше вы сможете сделать выводы из своего эксперимента.

Следите за своим экспериментом

Впереди взрыв

Не поддавайтесь искушению сократить время наблюдения, даже если один или несколько проводов выглядят корродированными до окончания 10-дневного периода.Уменьшение времени эксперимента поставит под угрозу надежность и достоверность ваших результатов.

Используйте диаграммы в следующем разделе или создайте свои собственные похожие диаграммы, чтобы отслеживать то, что вы наблюдаете в ходе эксперимента.

Не перепутайте стаканы. Все они будут выглядеть очень похожими, поэтому убедитесь, что этикетки не повреждены и вы можете их четко видеть.

Собираем все вместе

Некоторые наблюдения, которые вы захотите рассмотреть, заключаются в том, как изменения в металлических проводах, погруженных в дистиллированную воду, по сравнению с проводами в соленой воде.На каких металлах больше всего ржавчины? Было ли образование ржавчины на каком-либо из проводов сосредоточено в одной конкретной области провода? Или коррозия распределялась по погруженной проволоке равномерно? Основываясь на ваших данных, какой металл вы бы порекомендовали для производства велосипедов, шезлонгов и качелей, не говоря уже о самолетах и ​​медицинском оборудовании?

После того, как вы записали свои результаты, вы можете сделать вывод и определить ответ на проблему, которую вы указали в начале своего проекта.

Дальнейшее исследование

Стандартная процедура

Хорошей идеей при презентации вашего проекта было бы показать все корродированные провода рядом с новым куском провода того же типа. Если вы хотите это сделать, не забудьте купить дополнительные 6 дюймов каждого типа проволоки, чтобы в конце эксперимента у вас был новый кусок.

Если вам понравился этот проект и вы хотите сделать еще один или два шага дальше, вы можете попробовать одну из следующих идей:

• Поместите металлические провода в разные жидкости и посмотрите, что получится.Вы можете попробовать уксус, содовую, кофе, чай, соевый соус или любое другое неопасное вещество.
• Попробуйте использовать другие металлы, например латунь, титан или цинк.
• Проверьте, приводят ли разные условия к разным результатам. Если вы поместите одни стаканы, например, в холодное место, а другие — в очень теплое, получите ли вы разные результаты между двумя группами?

Используйте свое воображение, чтобы придумать другие способы разнообразить проект, и немного углубитесь в эту проблему.Просто убедитесь, что ведете хорошие и точные записи.

Выдержка из Полное руководство идиота по проектам Science Fair 2003 Нэнси К. О’Лири и Сьюзан Шелли. Все права защищены, включая право на полное или частичное воспроизведение в любой форме. Используется по договоренности с Alpha Books , членом Penguin Group (USA) Inc.

Чтобы заказать эту книгу непосредственно у издателя, посетите веб-сайт Penguin USA или позвоните по телефону 1-800-253-6476. Вы также можете купить эту книгу на Amazon.com и Barnes & Noble.

Конспект лекции 7 + Эксперимент 7: СЕРИЯ АКТИВНОСТИ МЕТАЛЛОВ

ЭКСПЕРИМЕНТ 7:

Серия активности металлов

ЦЕЛИ:

Изучить энергию ионизации и сродство к электрону некоторых металлов. Изучить игры, в которые играют электроны в окислительно-восстановительных реакциях. Провести реакции замещения металлов. Построить ограниченный ряд активности металлов на основе лабораторных данных. Научиться записывать реакции вытеснения в виде чистого ионного уравнения.

ВВЕДЕНИЕ:

Все элементы можно классифицировать как металлы, неметаллы и металлоиды. Большинство элементов — металлы. Их физические свойства включают высокую теплопроводность и электрическую проводимость, высокий блеск, пластичность 1 и пластичность 2. Все обычные металлы, кроме ртути, которая является жидкостью, являются твердыми при комнатная температура. В таблице Менделеева, показанной ниже, вы видите три классификации элементы. Все элементы слева от тяжелой лестницы — металлические, справа — металлические. неметаллы и те, что в заштрихованной области, имеют промежуточные свойства и называются полуметаллами. или металлоиды.

Семейства (группы) элементов состоят из элементов в вертикальных столбцах периодической таблицы. Элементы в семействе имеют схожие химические свойства, поскольку все они имеют одинаковый

валентная 3-х электронная конфигурация. По историческим причинам некоторые из столбцов упоминаются как фамилии. Это:

1 Податливость — это способность растираться без разрушения. 2 Пластичность — это способность превращаться в тонкую проволоку. 3 Валентные электроны — это электроны в самой внешней занятой «оболочке» электронной конфигурации атома.

Металлы серии Activity Страница 2 из 13

Щелочные металлы группы 1А ––– потому что они реагируют с кислородом с образованием оснований. Щелочноземельные металлы группы 2А ––– потому, что их присутствие делает почвы основными. Группа 5A pnictides ––– от греческого слова, означающего удушье. Группа 6А халькогены ––– от греческого слова, означающего рудообразователь. Галогены группы 7A ––– от греческого слова, означающего солевой состав. Группа 8А — редкие, благородные или инертные газы — потому что они считались инертными.

Различие между металлами и неметаллами лучше всего можно понять с точки зрения химического свойства энергии ионизации и сродства к электрону.Хорошие металлы (внизу слева в таблице) имеют относительно низкие энергии ионизации и относительно низкое сродство к электрону. Следовательно, они проигрывают электроны легче, чем они получают электроны. В реакциях атомы металлов очень часто теряют электроны (в неметалл) превращаются в катионы (+):

Металлы теряют электроны: M –––> M + + e- низкая энергия ионизации Легко образует катионы Окисление

На языке окислительно-восстановительных процессов потеря электронов — это окисление. В то же самое на языке, приобретение электронов — это редукция.Хорошие неметаллы (вверху справа в таблице) имеют относительно высокие энергии ионизации и относительно высокое сродство к электрону. Следовательно, они получают электроны легче теряют, чем электроны. В реакциях атомы неметаллов очень часто получают электроны (из металла) превращаются в анионы (-):

Неметаллы приобретают электроны: X + e- –––> X- высокое сродство к электрону Легко образует анионы Редукция

Конкретные примеры этих типов реакций можно разделить на несколько полезных категорий, которые будет проиллюстрировано следующими примерами.

РЕАКЦИИ МЕТАЛЛОВ:

1. Реакция с кислородом. 2 Mg + O 2 –––> 2 MgO В этой реакции магний окисляется кислородом, который, в свою очередь, восстанавливается за счет магний. Это можно лучше проиллюстрировать, разбив реакцию на фиктивные, хотя полезно, шаги: 2 (Mg –––> Mg2 + + 2 e-) Окисление O 2 + 4 e- –––> 2 O2- Восстановление 2 Mg + O 2 –––> Реакция окисления-восстановления 2 MgO

Обратите внимание, что при окислении окисленный элемент магний теряет электроны и становится больше положительный.Обратите внимание, что при восстановлении восстановленный элемент кислород приобретает электроны и становится больше. отрицательный. Окисление всегда должно сопровождаться восстановлением.

2. Реакция с водой 2 Na + 2 H 2 O –––> 2 NaOH + H 2 (газ) Ca + 2 H 2 O –––> Ca (OH) 2 + H 2 (газ)

Металлы серии Activity Страница 4 из 13

АКТИВНОСТЬ МЕТАЛЛОВ

Когда металл вступает в непосредственную реакцию с кислородом, его реакционная способность определяется почти исключительно легкость, с которой он теряет электроны 7 из-за кислорода.Мы ожидаем, что наиболее химически активные металлы будут расположен в нижнем левом углу Периодической таблицы, поскольку в соответствии с тенденциями в Периодической таблице именно эти элементы теряют электроны легче всего. Это лучшие металлы. В качестве мы перемещаемся по столу и вверх, мы встречаем атомы с более высокой энергией ионизации, которые в целом становится все труднее окисляться. Имейте в виду, что даже если энергии ионизации могут указывать на хорошую реакцию, в лаборатории могут быть факторы, которые может вызвать чрезмерно медленную реакцию или даже полностью предотвратить реакцию.

В приведенной выше категории 4 металл реагирует, если он более АКТИВЕН, чем ион металла, который он заменяет. Если металл, который вы вставляете, менее активен, чем ион металла, который уже находится в нем, вы не увидите реакция. Обратите внимание, что активность атома металла является мерой его способности переносить электроны в другой ион металла в водном растворе.

M 1 (твердый) + M 2 n + (водный) ———> M 1 n + (водный) + M 2 (твердый)

ДА — Если M 1 более активен, чем M 2, происходит реакция. НЕТ — Если M 1 менее активен, чем M 2, реакции нет.

Помимо энергии ионизации металла 1, будут присутствовать и другие факторы, такие как относительная энергия ионизации металла 2 и энергия гидратации обоих ионов водного раствора, который определит, произойдет ли реакция, и если да, то как быстро она будет протекать.

В категории 3 выше, металл вступает в реакцию, если он более активен, чем ион H +, обеспечиваемый общим ионизация сильной кислоты HCl, плавающей в растворе соляной кислоты.

M (твердый) + H + (водный) ———> Mn + (водный) + H 2 (газ)

ДА — Если металл более активен, чем водород, вступает в реакцию.НЕТ — Если металл менее активен, чем водород, реакции нет.

В указанной выше категории 2 металл должен вытеснять водород из воды, а не из кислоты. В должна произойти та же основная реакция, указанная выше, но она осложняется дополнительной энергией. требуется для удаления иона водорода из молекулы воды. Следовательно, меньше металлы, которые достаточно активны, чтобы вызвать эту реакцию. Когда металл достаточно активен, чтобы вызывают вытеснение водорода из воды, скорость, с которой происходит процесс, увеличивается по мере того, как температура воды повышается.

ПРОЦЕДУРЫ:

7 Это его энергия ионизации.

Страница 5 из 13 Эксперимент № 7

А) Реакции металлов с водой. (Демонстрация)

1) Ваш лабораторный инструктор продемонстрирует реакцию двух наиболее реактивных металлы, Na и K, в воде. Эти реакции часто бывают настолько сильными, что небезопасно пусть студенты регулярно их выполняют. Вы должны быть готовы записать свой наблюдения, которые должны быть включены в ваш лабораторный отчет.Вы должны записывать любые свидетельство реакции, которую вы наблюдаете. Реакция будет происходить с любым активным металлом. достаточно, чтобы вытеснить H из молекул HOH. По сути, это та же реакция, что и произойдет, когда вы поместите металлы в кислотные растворы в части B, но скорость, с которой металл вытесняет H из HOH намного медленнее, чем скорость, с которой тот же металл может вытесняют ионы H из кислоты, потому что в воде требуется дополнительная энергия для разрушения ковалентная связь, связывающая H с молекулой воды.

2) Вам следует попытаться написать химические уравнения для этих реакций (см. Введение в эту лабораторию). Ваш инструктор проведет тестовую лакмусовую бумажку 8 на растворе после того, как реакция произошел. Результаты теста лакмусовой бумаги должны быть записаны для включения в ваш лабораторный отчет.

Na K

Ваши химические уравнения должны показывать образование ионов OH-, если вы выполнили их правильно. Лакмусовые тесты могут показать нам, присутствует ли избыток ОН-.

B) Реакции металлов с кислотами

1) Создайте таблицу для наблюдений в своей лабораторной записной книжке.

2) Подготовьте четыре пробирки, содержащие перечисленные металлы. Поместите их в штатив для пробирок.

Mg Zn Fe Cu

3) Добавьте 6M HCl, чтобы покрыть металлические части.

4) Наблюдайте не менее трех минут. Обратите внимание на любые происходящие изменения, такие как эволюция газа или изменения цвета. Попытайтесь классифицировать образцы с точки зрения скорости, с которой они реагируют.

8 Лакмусовая бумажка означает, что синий лакмус становится красным в присутствии кислоты (H +), а красный

лакмус становится синим в присутствии основания (ОН-).

Стр. 7 из 13 Эксперимент № 7

 Форма вашего лабораторного отчета содержит образцы наблюдений за металлическим Al в 4 катионе. решения, которые послужат руководством по заполнению таблицы. Это также позволит вам включить алюминий в свою серию мероприятий в части D.

D) Ряд относительной активности.

1) На основе полученной информации вы сможете ранжировать следующие элементы в серия мероприятий

Mg, Zn, Fe, Cu, H, Al.

2) В серии действий каждый элемент находится над элементами, которые он может вытеснить из решений. потому что он более «реактивный», чем этот элемент.Каждый элемент находится ниже элементов, на которых он не может вытеснить раствор, потому что он менее «реактивен», чем этот элемент. Элемент в верхней части списка должен иметь возможность реагировать (вытеснять) всех остальных в сегодняшнем эксперименты. Элемент внизу списка не должен реагировать с (вытеснить) любое другое в сегодняшних экспериментах.

 Расчет: перед отъездом сегодня вы должны будете показать вам

лабораторному инструктору некоторые из ваших химических уравнений, а также предлагаемые вами серия мероприятий.Обязательно планируйте потратить на это необходимое время во время лабораторный период. Прочтите свой учебник по чистым ионным уравнениям перед тем, как приехать to lab поможет в этом плане.

Металлы серии Activity Страница 8 из 13

 Вам следует заранее (до прихода в лабораторию) отвечать на вопросы, основанные на эта лаборатория. Вам будут заданы вопросы по концепциям, взятым из этой лабораторной работы, аналогичным перечисленным. ниже.  Дополнительные справочные материалы можно найти в вашем учебнике.

Вы должны быть в состоянии ответить на любой вопрос, аналогичный приведенному ниже, о перечисленных концепциях. ниже:

1) Вы должны уметь написать молекулярное уравнение для (любой) реакции металла, который активнее другого металла.

например Металл Li более активен, чем Ni, запишите сбалансированное молекулярное уравнение для реакция, которая происходит, когда Li реагирует с NiCl 2 (водн.). Ответ: 2 Li (s) + NiCl 2 (водн.)  Ni (s) + 2 LiCl (водн.)

2) Вы должны быть в состоянии определить, какой элемент потерял электроны (окислился), а какой получил электроны (редуцируется).

например Определите элемент, который окисляется в приведенном выше уравнении. О: Элемент Li потерял электроны и окисляется. например Определите элемент, который уменьшается в приведенном выше уравнении.О: Ион Ni2 + получил электроны и восстановился

3) Вы должны уметь написать чистое ионное уравнение для реакции, подобной приведенной выше:

например Напишите чистое ионное уравнение для приведенной выше реакции. О: Сначала напишите полное ионное уравнение. 2 Li (тв) + Ni2 + (водн.) + 2 Cl- (водн.)  Ni (тв) + 2 Li + (водн.) + 2 Cl- (водн.) Второй идентифицирует ионы-наблюдатели Ионы 2 Cl- (aq) являются ионами Spectator в общем ионном уравнении Следовательно, итоговое ионное уравнение для этой реакции: 2 Li (тв) + Ni2 + (водн)  Ni (тв) + 2 Li + (водн)

4) Вы должны уметь отвечать на такие вопросы процедуры, как:

а) Почему ваш инструктор проводит реакции металлов с водой?

б) Лакмус используется для проверки наличия чего?

c) Какие меры предосторожности необходимо предпринять при реакциях с образованием газообразного водорода?

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Металлы серии Activity Страница 10 из 13

Б.Реакции металлов с кислотами

Стр. 11 из 13 Эксперимент № 7

C. Реакции металлов с растворами ионов металлов.

ЧИСТЫЕ ИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ Приведите чистое ионное уравнение для каждой наблюдаемой реакции, протекающей в таблица выше. Обязательно четко укажите, к какому ящику таблицы каждый прикреплен пронумеровав поля выше. * Обратите внимание, что 4 из 20 ящиков не могут иметь реакции. Пробелы при условии, что остальные 16 будут реагировать или нет. Если в коробке нет реакции, обязательно напишите NR в сопроводительном бланке.Начните ниже и продолжайте на следующей странице.

1.

2.

Стр. 13 из 13 Эксперимент № 7

1. a) Какой из металлов, включенных в группу D, наиболее легко окисляется?

b) Приведите формулу оксида металла, который, как ожидается, будет легче всего восстанавливать.

2. Перечислите 3 возможные причины, по которым вы можете не наблюдать реакции, даже если серия действий указывает, что это должно произойти.

3. Объясните результаты вашей лакмусовой бумажки в части А, когда натрий и калий реагировали в воде.

4. Когда металлический Ca помещается в водный раствор NaCl, кальций медленно исчезает и образуются пузыри. Лакмусовая бумажка показывает, что решение оказывается простым. Это доказательство того, что Са активнее Na? Вкратце объясните!

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Электрохимия | Химия для неосновных

• Опишите использование серии операций таблицы металлов.
• Предскажите спонтанность реакции на основе таблицы рядов активности.

Сколько стоит это ожерелье?

Золото и серебро — широко используемые металлы для изготовления украшений. Одна из причин, по которой эти металлы используются для этой цели, заключается в том, что они очень инертны. Они не вступают в реакцию с большинством других металлов, поэтому с большей вероятностью останутся нетронутыми в сложных условиях. Кто хочет, чтобы их любимое украшение развалилось на них?

Прямые окислительно-восстановительные реакции

Когда полоска металлического цинка помещается в синий раствор сульфата меди (II) (, рис. ниже), сразу же начинается реакция, когда полоска цинка начинает темнеть.Если оставить в растворе более длительный период времени, цинк будет постепенно разлагаться из-за окисления до ионов цинка. В то же время ионы меди (II) из раствора восстанавливаются до металлической меди (см. Рис. ниже), в результате чего синий раствор сульфата меди (II) становится бесцветным.

Рисунок 23.1

Раствор медного купороса.

Рисунок 23.2

Реакция металлического цинка в растворе сульфата меди.

Процесс, который происходит в этой окислительно-восстановительной реакции, показан ниже как две отдельные полуреакции, которые затем могут быть объединены в полную окислительно-восстановительную реакцию.

Почему эта реакция происходит самопроизвольно? Серии действий — это список элементов в порядке убывания их реактивности. Элемент, который находится выше в ряду активности, способен вытеснить элемент, который находится ниже в ряду в реакции одиночного замещения. В этой серии также перечислены элементы в порядке легкости окисления.Верхние элементы окисляются легче всего, а нижние — сложнее всего. В приведенной ниже таблице показаны ряды активности вместе с полуреакцией окисления каждого элемента.

Обратите внимание, что цинк указан над медью в серии активности, что означает, что цинк окисляется легче, чем медь.Вот почему ионы меди (II) могут действовать как окислитель при контакте с металлическим цинком. Ионы любого металла ниже цинка, такого как свинец или серебро, окислили бы цинк в аналогичной реакции. Эти типы реакций называются прямыми окислительно-восстановительными реакциями , потому что электроны текут непосредственно от атомов одного металла к катионам другого металла. Однако никакой реакции не произойдет, если полоску металлической меди поместить в раствор ионов цинка, потому что ионы цинка не способны окислять медь.Другими словами, такая реакция не спонтанна.

Сводка

• Приведен ряд активностей металлов.
• Описаны параметры самопроизвольных реакций между металлами.

Практика

Вопросы

Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

1. Что произошло, когда Mg и Zn были помещены в раствор Pb ²⁺ ?
2. Прореагировала ли полоска Zn в растворе Mg ²⁺ ?
3. Как было показано, что Ag наименее реактивен?

Обзор

Вопросы

1. Какие металлы имеют высокие показатели активности?
2. Какие металлы являются низкими в серии активности?
3. Окисляется ли олово легче, чем магний?

• прямая окислительно-восстановительная реакция: Электроны текут непосредственно от атомов металла к катионам другого металла.

• Определить электрохимию.
• Опишите электрохимическую реакцию.
• Перечислите компоненты электрохимической реакции.

Что случилось с той скульптурой?

Металл, подвергающийся воздействию внешних элементов, обычно подвержен коррозии, если не защищен. Процесс коррозии — это серия окислительно-восстановительных реакций с участием металла скульптуры. В некоторых случаях металлы намеренно оставляют незащищенными, чтобы поверхность претерпела изменения, которые могут повысить эстетическую ценность работы.

Электрохимические реакции

Химические реакции либо поглощают, либо выделяют энергию, которая может иметь форму электричества. Электрохимия — это раздел химии, который занимается взаимным преобразованием химической энергии и электрической энергии. Электрохимия широко применяется в повседневной жизни. Все виды батарей, от батарейки для фонарика и калькулятора до автомобиля, используют химические реакции для выработки электричества. Электричество используется для покрытия предметов декоративными металлами, такими как золото или хром.Электрохимия играет важную роль в передаче нервных импульсов в биологических системах. За всеми электрохимическими процессами стоит окислительно-восстановительная химия, перенос электронов.

Реакция металлического цинка с ионами меди (II) называется прямым окислительно-восстановительным процессом или реакцией. Электроны, которые переносятся в реакции, переходят непосредственно от атомов Zn на поверхности полоски к ионам Cu ²⁺ в области раствора, непосредственно рядом с цинковой полоской. С другой стороны, электричество требует прохождения электронов через проводящую среду, такую ​​как провод, для выполнения работы.Этой работой можно было бы зажечь лампочку, включить холодильник или обогреть дом. Когда окислительно-восстановительная реакция прямая, эти электроны не могут работать. Вместо этого мы должны отделить процесс окисления от процесса восстановления и заставить электроны перемещаться из одного места в другое между ними. Это ключ к структуре электрохимической ячейки. Электрохимический элемент — это любое устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую или электрическую энергию в химическую энергию.

Электрохимическая реакция состоит из трех компонентов. Должен быть раствор, в котором могут возникнуть окислительно-восстановительные реакции. Эти реакции обычно происходят в воде, чтобы облегчить движение электронов и ионов. Для передачи электронов должен существовать проводник. Этот проводник обычно представляет собой какой-то провод, так что электроны могут перемещаться с одного места на другое. Ионы также должны иметь возможность перемещаться через солевой мостик, который облегчает миграцию ионов.

Сводка

• Электрохимия определена.
• Дано описание электрохимической ячейки.
• Перечислены компоненты электрохимической реакции.

Практика

Вопросы

Ознакомьтесь с материалом по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect25/lect25.htm

1. В какой системе происходят спонтанные реакции?
2. В каком типе системы происходят непредвиденные реакции?
3. Что есть потенциал?
4. Как измеряется потенциал?

Обзор

Вопросы

1. Что такое электрохимическая реакция?
2. Какой тип химической реакции происходит?
3. Что должно двигаться в электрохимической реакции?

• электрохимический элемент: Любое устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую или электрическую энергию в химическую энергию.
• электрохимия: Раздел химии, посвященный взаимному преобразованию химической энергии и электрической энергии.

• Опишите устройство и функцию гальванического элемента.

Что заставило дергаться?

Луиджи Гальвани (1737-1798) был итальянским врачом и ученым, который проводил исследования нервной проводимости у животных. Его случайное наблюдение подергивания лягушачьих лапок при контакте с железным скальпелем, когда ноги висели на медных крючках, привело к исследованиям электропроводности в мышцах и нервах.Он считал, что ткани животных содержат «животное электричество», подобное естественному электричеству, которое вызывает образование молнии.

Гальванические элементы

Гальванический элемент — это электрохимический элемент, в котором для выработки электроэнергии используется спонтанная окислительно-восстановительная реакция.

Рисунок 23.3

Гальванический элемент.

Гальванический элемент (см. Рисунок выше) состоит из двух отдельных отсеков. Полуэлемент — это часть гальванического элемента, в котором происходит полуреакция окисления или восстановления.Левая полуячейка представляет собой полоску металлического цинка в растворе сульфата цинка. Правая полуячейка представляет собой полоску металлической меди в растворе сульфата меди (II). Полоски металла называются электродами. Электрод — это проводник в цепи, который используется для переноса электронов к неметаллической части цепи. Неметаллическая часть схемы — это растворы электролита, в которых размещены электроды. Металлический провод соединяет два электрода. Переключатель размыкает или замыкает цепь.Между двумя полуячейками помещена пористая мембрана, замыкающая цепь.

Различные электрохимические процессы, происходящие в гальваническом элементе, происходят одновременно. Проще всего описать их в следующих шагах, используя в качестве примера вышеуказанный цинк-медный элемент.

1. Атомы цинка из цинкового электрода окисляются до ионов цинка. Это происходит потому, что содержание цинка в ряду активности выше, чем меди, и поэтому он легче окисляется.

Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом .Цинковый анод постепенно уменьшается по мере работы элемента из-за потери металлического цинка. Концентрация ионов цинка в полуячейке увеличивается. Из-за образования электронов на аноде он обозначается как отрицательный электрод.

2. Электроны, которые генерируются на цинковом аноде, проходят через внешний провод и регистрируют показания вольтметра. Они переходят к медному электроду.

3. Электроны входят в медный электрод, где они соединяются с ионами меди (II) в растворе, превращая их в металлическую медь.

Электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом . Катод постепенно увеличивается в массе из-за образования металлической меди. Концентрация ионов меди (II) в полуячейке уменьшается. Катод — положительный электрод.

4. Ионы проходят через мембрану, сохраняя электрическую нейтральность в клетке. В ячейке, показанной выше, сульфат-ионы будут перемещаться со стороны меди на сторону цинка, чтобы компенсировать уменьшение Cu ²⁺ и увеличение Zn ²⁺ .

Две половинные реакции можно снова суммировать, чтобы получить общую окислительно-восстановительную реакцию, происходящую в гальваническом элементе.

Сводка

• Описана конструкция гальванического элемента.
• Приведены реакции с образованием электронного потока.

Практика

Вопросы

Ознакомьтесь с материалом по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

http://chemed.chem.wisc.edu/chempaths/GenChem-Textbook/Galvanic-Cells/chemprime/CoreChem3AElectrochemical_Cells-699.html

1. В чем разница между электролитической ячейкой и гальванической ячейкой?
2. Где происходит реакция окисления в гальваническом элементе?
3. Где протекает реакция восстановления?
4. Перечислите несколько примеров гальванических элементов, имеющих коммерческое значение.

Обзор

Вопросы

1. Что делает гальванический элемент?
2. Почему два электрода физически разделены?
3. Для чего нужна пористая мембрана?

• анод: Электрод, на котором происходит окисление.
• катод: Электрод, на котором происходит восстановление.
• электрод: Проводник в цепи, который используется для переноса электронов к неметаллической части цепи.
• полуэлемент: Часть гальванического элемента, в которой происходит полуреакция окисления или восстановления.
• гальванический элемент: Электрохимический элемент, в котором для выработки электроэнергии используется спонтанная окислительно-восстановительная реакция.

• Определите электрический потенциал.
• Определите потенциал уменьшения.
• Определите потенциал ячейки.

Сколько это вольт?

Вольтметр не измеряет напряжение напрямую; он измеряет электрический ток. Но не волнуйтесь — ток и напряжение могут быть напрямую связаны друг с другом. Первые измерители назывались гальванометрами, и они использовали основные законы электричества для определения напряжения. Они были тяжелыми и трудными в работе, но свою работу выполняли.Первые мультиметры были разработаны в 1920-х годах, но настоящая портативность должна была подождать, пока печатные схемы и транзисторы не заменили громоздкие провода и электронные лампы.

Электрический потенциал

Электрический потенциал — это мера способности гальванического элемента производить электрический ток. Электрический потенциал обычно измеряется в вольтах (В). Напряжение, создаваемое данным гальваническим элементом, представляет собой разность электрических потенциалов между двумя полуэлементами.Невозможно измерить электрический потенциал изолированной полуячейки. Например, если был построен только цинковый полуэлемент, полная окислительно-восстановительная реакция не могла бы произойти, и поэтому невозможно было бы измерить электрический потенциал. Только когда другая полуэлемент объединяется с цинковым полуэлементом, можно измерить электрическую разность потенциалов или напряжение.

Электрический потенциал клетки возникает в результате конкуренции за электроны. В цинко-медном гальваническом элементе именно ионы меди (II) восстанавливаются до металлической меди.Это потому, что ионы Cu ²⁺ имеют большее притяжение для электронов, чем ионы Zn ²⁺ в другой полуячейке. Вместо этого металлический цинк окисляется. Потенциал восстановления является мерой тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке. В данном гальваническом элементе полуэлемент, который имеет больший восстановительный потенциал, — это тот, в котором происходит восстановление. В полуячейке с более низким потенциалом восстановления произойдет окисление.Потенциал ячейки (ячейка E ) — это разность потенциалов восстановления между двумя полуячейками в электрохимической ячейке.

Сводка

• Даны определения типа электрического потенциала.

Практика

Вопросы

Ознакомьтесь с материалом по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1920/nernst-bio.html

1. Где родился Нернст?
2. Какую теорию он разработал в 1889 году?
3. Какой музыкальный инструмент он разработал, что не понравилось музыкантам?

Обзор

Вопросы

1. Почему мы не можем измерить электрический потенциал изолированной полуячейки?
2. О чем говорит нам потенциал сокращения?
3. Каков потенциал клетки?

• потенциал ячейки (E _cell ): Разница в потенциале восстановления между двумя полуэлементами в электрохимической ячейке.
• электрический потенциал: Измерение способности гальванического элемента производить электрический ток.
• потенциал восстановления: Мера тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке.

• Опишите водородный электрод.
• Опишите, как этот электрод используется для определения восстановительных потенциалов.

Что такое стандарт?

Все мы с кем-то сравниваем себя.Могу я бежать быстрее тебя? Я выше своего отца? Это относительные сравнения, которые не дают много полезных данных. Когда мы используем стандарт для наших сравнений, каждый может сказать, как одно сравнивается с другим. Один метр — это одинаковое расстояние во всем мире, поэтому 100-метровая трасса в одной стране — это точно такое же расстояние, как и 100-метровая трасса в другой стране. Теперь у нас есть универсальная база для сравнения.

Стандартный водородный электрод

Ряд активности позволяет нам предсказать относительную химическую активность различных материалов при использовании в окислительно-восстановительных процессах.Мы также знаем, что можем создать электрический ток с помощью комбинации химических процессов. Но как предсказать ожидаемое количество тока, которое будет проходить через систему? Мы измеряем этот поток как напряжение (электродвижущую силу или разность потенциалов).

Для этого нам нужен способ сравнения степени электронного потока в различных химических системах. Лучший способ сделать это — иметь базовый уровень, который мы используем — стандарт, по которому можно все измерить. Для определения токов и напряжений полуреакции используется стандартный водородный электрод . Рисунок ниже иллюстрирует этот электрод. Платиновый провод проводит электричество по цепи. Проволока погружается в 1,0 М раствор сильной кислоты и барботируется газ H ₂ при давлении в одну атмосферу и температуре 25 ° C. Половина реакции на этом электроде равна.

Рисунок 23.4

Стандартный водородный электрод.

В этих условиях потенциал восстановления водорода определяется как точно равный нулю.Мы называем это стандартным восстановительным потенциалом.

Затем мы можем использовать эту систему для измерения потенциалов других электродов в полуячейке. Во втором полуячейке находится металл и одна из его солей (часто используется сульфат). Мы будем использовать цинк в качестве нашего примера (см. Рисунок ниже).

Рисунок 23,5

Стандартный водородный полуэлемент в паре с цинковым полуэлементом.

Наблюдая за реакцией, мы замечаем, что масса твердого цинка уменьшается в ходе реакции.Это говорит о том, что реакция, происходящая в этой половине ячейки, равна