文档介绍：实验十六氢超电势的测定
1 目的要求
测量氢在光亮铂电极上的活化超电势,求得塔菲尔公式中的两个常数a、b。
了解超电势的种类和影响超电势的因素。
(3) 掌握测量不可逆电极电势的实验方法。
2 基本原理
一个电极,当没有电流通过时,它处于平衡状态。此时的电极电势称为可逆电极电势,用φ可逆表示。在有明显的电流通过电极时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离其可逆电极电势。通电情况下的电极电势称为不可逆电极电势,用φ不可你表示之。
某一电极的可逆电极电势与不可逆电极电势之差,称为该电极的超电势,超电势用η表示。即:
η=|φ可逆-φ不可你| (1)
超电势的大小与电极材料、溶液组成、电流密度、温度、电极表面的处理情况有关。
超电势由三部分组成:电阻超电势、浓差超电势和活化超电势。分别用ηR、ηC、ηE表示。
ηR是电极表面的氧化膜和溶液的电阻产生的超电势。
ηC是由于电极表面附近溶液的浓度与中间本体的浓度差而产生的。
ηE是由于电极表面化学反应本身需要一定的活化能引起的。
对于氢电极ηR和ηC比ηE小得多,在实验时,ηR和ηC可设法减小到可忽略的程度,因此通过实验测得的是氢电极的活化超电势。。
1905年,塔菲尔总结了大量的实验结果,得出了在一定电流密度范围内,超电势与通过电极的电流密度j的关系式,称为塔菲尔公式:
η=a+blnj(或η=a+b′lgj) (2)
式中η为电流密度为j时的超电势。a、b为常数,单位均为V。a的物理意义是在电流密度j为1A·cm-2时的超电势。a的大小与电极材料、电极的表面状态、电流密度、溶液组成和温度有关,它基本上表征着电极的不可逆程度,a值越大,在给定电流密度下氢的超电势也越大。铂电极属于低超电势金属,a值在0
.1V~。b为超电势与电流密度对数的线性方程式中的斜率,。b值受电极性质的影响较小,对于大多数金属来说相差不多,。
1精密稳流电源 2 数字电压表 3 辅助电极
4 HCl溶液 5 待测电极 6 参比电极 7、8 氢气
理论和实验都已证实,电流密度j很小时,η和lnj的关系不符合塔菲尔公式。
本实验是测量氢在光亮铂电极上的超电势。。
被测电极5与辅助电极3构成一个电解池。可调节精密稳流电源来控制通过电解池的电流大小。当有不同的电流密度通过被测电极时,其电极电势具有不同的数值。
被测电极5与参比电极6构成一个原电池,借助于数字电压表2来测量此原电池的电动势。参比电极具有稳定不变的电极电势,而被测电极的电极电势则随通过其上的电流密度而改变。当通过被测电极的电流密度改变时,由数字电压表2所测得的原电池电动势的改变,表征着被测电极不可逆电极电势的改变。
3 仪器试剂
PZ8型直流数字电压表 1台 yp—2B型精密稳流电源 1台
氢气发生器装置 1套恒温槽装置 1套
电极管光亮铂电极
参比电极(Ag—AgCl电极)辅助电极
电导水(重蒸馏水) 1mol·L-1HCl
浓HNO3(化学纯)
4 实验步骤
(1)将电极管中各电极取出,妥善放置(内有水银,切