Глава 4. Вивчення механізму виникнення електродного, дифузійного, мембранного та окисно-відновного потенціалів та їх залежності від різних чинників дає змогу зрозуміти

ЕЛЕКТРОДНІ ПОТЕНЦІАЛИ ТА МЕХАНИЗМ

ЇХ ВИНИКНЕННЯ.

Вивчення механізму виникнення електродного, дифузійного, мембранного та окисно-відновного потенціалів та їх залежності від різних чинників дає змогу зрозуміти закономірності перебігу більшості біохімічних реакцій, Вимірення біопотенціалів покладено в основу таких важливих діагностічних методів, як електрокардіографія, електроенцефалографія тощо, а за величиною ЕРС (електрорушійних сил) визначають вміст фізіологічно-активних йонів у біологічних рідинах та тканинах організму.

Електрохімічні методи аналізу (полярографія, потенціометрічне та амперометричне титрування) знайшли широке застосування у медико-біологічних дослідженнях. Тому знання основ елекстрохімії неохідне лікарю для повноцінної практичної діяльності.

Електродний потенціал. Рівняння Нернста.

Якщо занурити металеву пластинку у чисту воду, то йони, які містяться у вузлах кристалічної решітки металу, будуть гідратуватись полярними молекулами води, відокремлюватися від поверхні металу і переходити в розчин. На металевій пластинці залишається надлишок електронів, які надають її повіерхні негативного заряду. Позитивно заряджені гідратовані йони, які перейшди у розчин під дією сил електростатичного притягання, залишаються беспосередньо біля поверхні металевої пластинки і утворюють так званий подвійний електричний шар.

Між металевою пластинкою і розчиномс возникає стрибокпотенціалу, який називають електродним потенціалом, а систему, що складається з металевої пластинки і розчину електроліту, - електродом.

Одночасно з переходом йонів з металевої пластинки в розчин відбувавється і зворотний процес – перехід дегідратованих йонів з розчину на металеву пластинку.

Від концентрації розчину залежить що буде мати позитивний, а що - негативний заряд. У розбавлених розчинах поверхня металевої пластинки набуде негативнорго, а прилеглий до неї шар розчину – позитивного заряду.. У клонцентрованих розчинах навпаки, електрод набуде позитивного заряду, а розчин – негвтивного.

Рівноважний стан різниці потенціалів на межі поділу фаз метал – розчин називають електродним потенціалом. Величина електродного потенціалу залежить від природи металу та активності його йонів у розчині, її обчислююють на формулою:

RT

φ = φ ⁰ + ——— ℓ nα (Me n+)

N F

де R – універсальна газова стала; Т – температура, за якою відбувається реакція; n – кількість електронів, що втрачає атом металу; F – стала Фарадея; α (Me n+) – активність йонів металу в розчині, φ 0 – стандартний електродний потенціал.

Це рівняння називають рівнянням Нернста.

Стандартний електродний потенціал φ ⁰, це електродний потенціал, який виникає при зануренні металевої пластинки в розчин, в якому активність йонів металу дорівнює 1 кмоль/м³.