Потенциал жидкостного перехода

Явление в химии, связанное с растворами электролитов.

Потенциал жидкостного перехода (сокращенно ЖП) возникает при контакте друг с другом двух растворов электролитов разной концентрации. Более концентрированный раствор будет иметь тенденцию диффундировать в сравнительно менее концентрированный. Скорость диффузии каждого иона будет примерно пропорциональна его скорости в электрическом поле или подвижности их ионов . Если анионы диффундируют быстрее, чем катионы , они будут диффундировать вперед в разбавленный раствор, оставляя последний заряженным отрицательно , а концентрированный раствор - положительно заряженным. Это приведет к образованию двойного электрического слоя положительных и отрицательных зарядов на стыке двух растворов. Таким образом, в точке перехода из-за ионного переноса образуется разность потенциалов . Этот потенциал называется потенциалом жидкостного соединения или диффузионным потенциалом, который является неравновесным потенциалом. Величина потенциала зависит от относительных скоростей движения ионов.

Расчет

Потенциал жидкостного перехода нельзя измерить напрямую, его можно рассчитать. Электродвижущая сила (ЭДС) концентрационной ячейки с переносом включает потенциал жидкостного перехода.

ЭДС концентрационной ячейки без транспорта равна:

${\displaystyle E_{\mathrm {nt} }={\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{2}}{a_{1}}}}$

где и – активности HCl в двух растворах, – универсальная газовая постоянная , – температура и – постоянная Фарадея . ${\displaystyle a_{1}}$ ${\displaystyle a_{2}}$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle F}$

ЭДС концентрационной ячейки с транспортом (включая число транспорта ионов ) равна:

${\displaystyle E_{\mathrm {wt} }=2t_{M}{\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{2}}{a_{1}}}}$

где и – активности растворов HCl правого и левого электродов соответственно, а – число переноса Cl ⁻ . ${\displaystyle a_{2}}$ ${\displaystyle a_{1}}$ ${\displaystyle t_{M}}$

Потенциал жидкостного перехода представляет собой разницу между двумя ЭДС двух концентрационных ячеек с ионным транспортом и без него:

${\displaystyle E_{\mathrm {lj} }=E_{\mathrm {wt} }-E_{\mathrm {nt} }=(2t_{M}-1){\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{2}}{a_{1}}}}$

Устранение

Потенциал жидкостного перехода мешает точному измерению электродвижущей силы химической ячейки, поэтому для точного измерения его влияние следует свести к минимуму. Наиболее распространенным методом устранения потенциала жидкостного перехода является размещение солевого мостика , состоящего из насыщенного раствора хлорида калия (KCl) и нитрата аммония (NH ₄ NO ₃ ) с ацетатом лития (CH ₃ COOLi), между двумя растворами, составляющими развязка. При использовании такого мостика ионы в мостике присутствуют в месте перехода в большом избытке и переносят почти весь ток через границу. Эффективность KCl/NH ₄ NO ₃ связана с тем, что в этих солях числа переноса ^{[ нужны уточнения ]} анионов и катионов одинаковы.

Смотрите также

• Концентрационная ячейка
• Ионно-транспортное число
• ИТИС
• Электрохимическая кинетика

Рекомендации

• Продвинутая физическая химия от Гурту и Снехи
• Принципы физической химии Пури, Шармы, Патании

Внешние ссылки

• Дж. Физ. хим. Устранение потенциала перехода с помощью стеклянного электрода

• Калькулятор потенциала жидкостного перехода с открытым исходным кодом

• Видео с объяснением потенциала соединения