Модуль Химиялық термодинамика және тепе-тендік Дәріс Химиялық термодинамиканың негіздері

Гальваникалық элемент бұл тотығу-тотықсыздану реакцияларының химиялық энергияларын тікелей электрлік энергияға айналдыратын электрохимиялық жүйе. Жұптасқан тотығу-тотықсыздану процестерінің кеңістіктік бөлініп жүруі (тотығу және тотықсыздану болып) гальваникалық элементтің жұмыс істеу шарты болып табылады. Кез-келген гальваникалық элемент кемінде екі электродтан тұрады. Олардың әрқайсысы өзіндік электродтық потенциалмен сипатталады. Сыртқы тізбек тұйықталмаған кездегі электродтар потенциалдарының айырымы гальваникалық элементтің электр қозғаушы күші (э.қ.к.) деп аталады. Электр қозғаушы күші әрқашан оң шама және ол оң зарядталған электрод пен теріс зарядталған электродтың потенциалдарының айырымына тең болады:

E = φ₊ - φ_-, (11.8)

мұндағы Е – электр қозғаушы күш, В;

φ₊ – оң зарядталған электрод потенциалы, В;

φ_- – теріс зарядталған электрод потенциалы, В.

Элементтің электр қозғаушы күші оның құрылысына тәуелді емес, тек элементте жүретін химиялық реакцияның Гиббс энергиясының өзгерісімен анықталады:

ΔG = - zFE, (11.9)

мұндағы ΔG – Гиббс энергиясының өзгерісі, Дж;

z–элементте жүретін тотығу-тотықсыздану реакциясына қатысатын электрондар саны;

F – Фарадей саны, Кл;

Е – электр қозғаушы күш, В.

Электр қозғаушы күш әрқашан оң шама болатындықтан, (11.10) теңдеу бойынша гальваникалық элементте әрдайым өздігінен жүретін химиялық реакциялар орын алады, олар үшін ΔG < 0.

Екінші жағынан Гиббс-Гельмгольц теңдеуіне сәйкес:

Р = сonst деп қабылдай отырып, (10.4) теңдеуін келесідей түрде жазуға болады: