Էլեկտրաքիմիական ներուժ. Էլեկտրաքիմիա Ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնի հայեցակարգը

Ուժեղ էլեկտրոլիտի միջին ակտիվությունը

Վերևում լռելյայն ենթադրվեց, որ լուծույթի /րդ բաղադրիչը չլիցքավորված մասնիկ է։ Եթե ​​լուծույթում հայտնվում են լիցքավորված մասնիկներ՝ իոններ, ապա դրանց միջև առաջանում են (և գերակշռում են), բացի առկաներից՝ էլեկտրաստատիկ փոխազդեցության ուժերը։ Սա արտացոլվում է նրանց թերմոդինամիկական բնութագրերում:

Ինչպես քննարկվել է 1.2-ում, լիցքավորված մասնիկներ պարունակող համակարգերի հատկությունների թերմոդինամիկական նկարագրության մեջ իոնի հիմնական թերմոդինամիկական բնութագիրը. էլեկտրաքիմիական ներուժ.

Էլեկտրոլիտի և նրա առանձին իոնների ակտիվությունն ունի նաև արտահայտման առանձնահատկություններ (1.2-ում նշված արգելքներից երկրորդի պատճառով): Եկեք լուծույթում ունենանք 1:1 վալենտային տիպի 1 մոլ հզոր երկուական էլեկտրոլիտ MA, որն ամբողջությամբ տարանջատվում է M «և A» իոնների: Ֆորմալ կերպով MA-ի քիմիական պոտենցիալը, որը լուծույթում բացակայում է մոլեկուլների տեսքով, կձևավորվի իոնների էլեկտրաքիմիական պոտենցիալներից.

(z M =z A = 1, բայց մենք թողնում ենք մեղադրանքի նշանակումը՝ հանուն նկարագրության ընդհանրության)։

Լուծման էլեկտրական չեզոքության շնորհիվ

Այսինքն, լուծույթում էլեկտրոլիտի քիմիական պոտենցիալը իոնների քիմիական պոտենցիալների գումարն է, որոնք, սակայն, թերմոդինամիկորեն անորոշ են, քանի որ անհնար է փորձարարականորեն ստեղծել նույն լիցքի նշանի իոնների ստանդարտ լուծում: Բայց քանի որ երկու տեսակի իոնների ընդհանուր ազդեցությունն արտացոլվում է էլեկտրոլիտային լուծույթների հատկությունների մեջ, նրանք ներկայացնում են էլեկտրոլիտի միջին քիմիական ներուժը p ± MA, որը փոխանցում է այս ընդհանուր գործողությունը.

Այս մեծության ֆիզիկական իմաստը Գիբսի էներգիայի մասնակի արժեքն է տվյալ համակարգում իոնի 1 մոլի դիմաց՝ անկախ նրանից՝ դա կատիոն է, թե անիոն։ Այս արժեքը ուղղակիորեն կապված է էլեկտրոլիտների միջին ակտիվությունը i ±MA (հոմանիշներ. միջին իոնային, երկրաչափական միջին):

Դա հեշտ է տեսնել

Էլեկտրոլիտի միջին ակտիվությունը հավասար է էլեկտրոլիտի միջին կոնցենտրացիայի ժամանակների արտադրյալին միջին ակտիվության գործակից:Այս դեպքում, կախված կոնցենտրացիայի արտահայտման եղանակից, ստանում ենք.

(MA ինդեքսը ժամը y ± բաց թողնված):

Միջին կոնցենտրացիան կապված է էլեկտրոլիտի սահմանված կոնցենտրացիայի և իոնային կոնցենտրացիաների հետ այնպես, ինչպես միջին ակտիվությունը կապված է էլեկտրոլիտի ակտիվության և իոնային ակտիվության հետ, օրինակ.

Նույն հիմնավորումը վերաբերում է միջին ակտիվության և ակտիվության միջին գործակիցներին, որոնք մենք օգտագործել ենք /-րդ բաղադրիչի գործունեության և ակտիվության գործակիցների համար՝ ոչ էլեկտրոլիտ (տես 2.1.2): Ճիշտ ինչպես այդ դեպքում՝ տիպի անդամ RT ny ±-ն ծառայում է որպես իոնների փոխազդեցության էներգիայի չափանիշ միմյանց հետ և լուծիչի մոլեկուլների հետ, ինչպես նաև լուծիչների մոլեկուլների փոխազդեցությունը միմյանց հետ՝ փոփոխված իոնների առկայությամբ։ Նաև, երբ MA-ի կոնցենտրացիան ձգտում է 0-ի, ակտիվության միջին գործակիցները համակենտրոնացման բոլոր մասշտաբների համար ձգտում են 1-ի, այսինքն.

Պետք է հաշվի առնել, որ էլեկտրոլիտների դեպքում այս իրավիճակն առաջանում է շատ ավելի նոսր լուծույթներում, քան ոչ էլեկտրոլիտների դեպքում։

Հիպոթետիկ լուծույթի վիճակը վերցվում է որպես լուծույթում էլեկտրոլիտի ստանդարտ վիճակ, որտեղ միջին ակտիվությունը ա+իսկ ակտիվության միջին գործակիցները y± հավասար են 1-ի; ապա p M d = Rmd, ինչպես լուծարված ոչ էլեկտրոլիտի դեպքում: Ենթադրվում է, որ այս հիպոթետիկ լուծույթում էլեկտրոլիտի մասնակի մոլային էնթալպիաները, ծավալը և ջերմային հզորությունները նույնն են, ինչ ծայրահեղ նոսր լուծույթում, որտեղ բոլորը y ± = 1 են:

Հենց ճիշտ միջինէլեկտրոլիտի ակտիվությունը և ակտիվության գործակիցները ենթակա են փորձարարական որոշման տարբեր մեթոդներով, և դրանցից կարելի է հաշվարկել միջին քիմիական ներուժը:

Հավելում2Ա.

Ընդհանուր դեպք - էլեկտրոլիտի տեսակը M y + A y

Ընդհանուր դեպքում մեկ էլեկտրոլիտ տեսակի M y + A. լուծույթում, նրա քիմիական ներուժը

քանի որ v + z + F(p-v_ | Գ_| jP

Ինչպես MA տիպի էլեկտրոլիտի (էլեկտրոլիտ, էլ-տե) օրինակում, մենք ներկայացնում ենք հասկացությունները. միջին քիմիական ներուժԵվ միջին գործունեությունը:

Կախված կոնցենտրացիաների արտահայտման մեթոդից՝ միջին ակտիվությունը, իոնային (y + , y_) և միջին (y ±) ակտիվության գործակիցները կապված են հետևյալ կերպ.

Եթե ​​M ​​y + A y _ լուծույթում կա միայն մեկ էլեկտրոլիտ, և դրա կոնցենտրացիան տրված է մոլարության սանդղակով C կամ մոլալիտություն. Տ,միջին կոնցենտրացիաներ C ±Եվ t ±արտահայտվում են տվյալ էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիաներով

(նման է C+-ի համար):

Դա երևում է, որ նախկինում t ±(կամ C ±) բազմապատկիչ է հայտնվում

Այն ունի հետևյալ թվային արժեքները էլեկտրոլիտների սովորական տեսակների համար.

Եթե ​​լուծույթը պարունակում է էլեկտրոլիտների խառնուրդ ընդհանուր իոնով, ապա այս իոնի կոնցենտրացիաները ամփոփվում են: Այս դեպքում առանձին իոնի «գործող» կոնցենտրացիան հաշվարկվում է՝ հաշվի առնելով նրա լիցքը՝ ըստ բանաձևի m t zf(կամ C t zf), այսինքն՝ ըստ նույն սխեմայի,

ինչպես իոնային ուժի արտահայտության մեջ . Թող լինի

0,1 մոլ/կգ NaCl և 0,3 մոլ/կգ CaCl 2 լուծույթ: Նրա մեջ տ ա = 0,1-(-1) 2 Н- +2-0,3-(-1) 2 = 0,7 մոլ/կգ, /?r ±NaC1 = (0,10,7) 1/2 = 0,27 մոլ/կգ;

t Si = 0,3-22 = 1,2; tfi + c a ci 2 \u003d (1-2 0.7) 1/3 \u003d 0.84 մոլ / կգ:

Միջին մոլալիայի փոխհարաբերությունները t ±և միջին մոլարիականություն C ±:

համապատասխան միջին ակտիվության գործակիցների միջև.

Այստեղ Մջ և Մ 2համապատասխանաբար լուծիչի և լուծվող նյութի մոլեկուլային կշիռներն են. p 0 և p լուծիչի և լուծույթի խտությունն է: Շատ նոսր լուծույթներում տարբերությունը t ±Եվ C ±կարելի է անտեսել ,

Քիմիական թերմոդինամիկայի մեջ այն համակարգերի հատկությունները բնութագրելու համար, որոնք լիցքավորված մասնիկներ չեն պարունակում, և որոնցում քիմիական ռեակցիաների կամ փուլային փոխակերպումների արդյունքում բաղադրության փոփոխություն է տեղի ունենում, օգտագործվում է Գիբսի հիմնարար հավասարումը, որն արտահայտվում է բնորոշ ֆունկցիայի միջոցով.

որտեղ է i-րդ ռեագենտի քիմիական պոտենցիալը և այս ռեագենտի քանակի անվերջ փոքր փոփոխությունն է:

Տարասեռ համակարգերում երևույթները դիտարկելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել, թե որ փուլին են պատկանում , , , , մեծությունները։ Որոշակի փուլին պատկանելը նշվում է վերնագրով, օրինակ - , . Հավասարակշռության պայմանը հետերոֆազային համակարգում մշտական ​​ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում (T և P-const) քիմիական պոտենցիալների հավասարությունն է, որտեղ և են չեզոք նյութի քիմիական պոտենցիալները երկու համակցված փուլերում:

Եթե ​​բաղադրիչը լիցքավորված մասնիկ է, ապա նրա վիճակը նույնպես կախված է էլեկտրական դաշտի մեծությունից։ Էլեկտրական դաշտում լիցքավորված մասնիկները փուլային տեղափոխելիս բաղադրիչի զանգվածային փոխանցումը կապված է լիցքի փոխանցման հետ: Հիմնարար Գիբսի հավասարումը այս դեպքում պետք է ունենա հետևյալ ձևը.

որտեղ - ցանկացած փուլի ներքին ներուժն է, այսինքն՝ համակարգի այն մասի ներքին ներուժը, որում գտնվում է այս մասնիկը:

Ներքին ներուժը մեկ բացասական երևակայական լիցք փոխանցելու աշխատանք է անսահման հեռավոր A կետից, որը գտնվում է վակուումում, B կետ, որը գտնվում է հաղորդիչ փուլի ներսում:

«Երևակայական» տերմինը հուշում է, որ այս միավորի լիցքը արձագանքում է միայն արտաքին էլեկտրական դաշտին և չի փոխազդում շրջակա միջավայրի հետ:

Քանի որ , որտեղ է րդ իոնի լիցքը, հաշվի առնելով լիցքի նշանը; - Ֆարադայի հաստատուն, - խալերի քանակ եսնյութը, ապա փոխակերպումներից հետո ստանում ենք.

Գիբսի էներգիայի բոլոր ածանցյալները ընդհանրացված կոորդինատների նկատմամբ ունեն ընդհանրացված ուժերի նշանակություն։ Հետևաբար, դա ընդհանրացված ուժ է էլեկտրական դաշտում լիցքավորված մասնիկների փոխանցման երևույթներում: Քիմիական ներուժի համեմատությամբ, էլեկտրաքիմիական համակարգերի համար արժեքը

կանչեց էլեկտրաքիմիական ներուժ .

Իրական լիցքավորված մասնիկների մեկ մոլ (լիցքով) անսահմանությունից վակուումի խորք տեղափոխելիս հաղորդիչ փուլ (օրինակ՝ փուլ), ծախսվող աշխատանքը բաղկացած է երկու մասից՝ էլեկտրաստատիկ հավասար և քիմիական՝ դրա հետ իրական մասնիկների փոխազդեցության պատճառով։ փուլ, այսինքն՝ բաղադրիչի քիմիական ներուժը փուլային .

Հիմնարար Գիբսի հավասարումն այնուհետև դառնում է.

Դիտարկենք հավասարակշռությունը փուլային սահմանում: Ենթադրենք, որ միջերեսում տեղի է ունենում էլեկտրաքիմիական ռեակցիա (էլեկտրոդի ռեակցիա)

որտեղ և է ստոյխիոմետրիկ գործակիցը ես-րդ նյութը կամ իոնը (ելակետային նյութերի համար ստոյխիոմետրիկ գործակիցները բացասական արժեքներ են ընդունում, իսկ ռեակցիայի արտադրանքների համար՝ դրական), զ- էլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների ընդհանուր թիվը (կես ռեակցիա):

Երբ քիմիական ռեակցիան ընթանում է, առանձին ռեակտիվների քանակությունը փոխվում է ռեակցիայի հավասարման մեջ նրանց ստոյխիոմետրիկ գործակիցներին համամասնորեն: Արժեքների փոխադարձ համաչափություն դ n iկարելի է արտահայտել մի շարք հավասարումների միջոցով.

Այսպիսով, համակարգի բոլոր նյութերի քանակների վերաբաշխումը կարող է արտահայտվել մեկ փոփոխականի միջոցով, որը նշվում է. xև կանչեց քիմիական փոփոխական. Քիմիական փոփոխականի դիֆերենցիալը որոշվում է վերը նշված հավասարումներից որևէ մեկի միջոցով.

դ n i = n Iդ x;

Այնուհետև, հաշվի առնելով այս արտահայտությունը դ Գմենք ստանում ենք

դ Գ = – Սդ Տ + Վդ էջ + . (3.5)

Մշտական ​​ջերմաստիճանի և մշտական ​​ճնշման դեպքում համակարգում հավասարակշռության պայմանը Գիբսի նվազագույն էներգիան է: Սա նշանակում է, որ հավասարակշռության համակարգի համար

Այս հավասարումն ամփոփում է էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բոլոր մասնակիցների էլեկտրաքիմիական պոտենցիալները և ստոյխիոմետրիկ գործակիցները՝ անկախ նրանից, թե որ փուլում են նրանք գտնվում։

Էլեկտրոդի վրա հավասարակշռությունը բնութագրվում է բոլոր փուլերում բաղադրիչների էլեկտրաքիմիական պոտենցիալների հավասարությամբ: Նրանց անհավասարության դեպքում լիցքավորված մասնիկները անցնում են փուլային սահմանով, ինչը պայմանավորված է համակարգի թերմոդինամիկական հավասարակշռության հակումով։ Արդյունքում, յուրաքանչյուր փուլում էլեկտրական լիցքերի հավասարակշռությունը խախտվում է, մետաղը և լուծույթը ձեռք են բերում էլեկտրական լիցք, և դրանց միջերեսում տեղի է ունենում պոտենցիալ թռիչք։ Այլ կերպ ասած, միջեւ էլեկտրոդի փուլերում առաջանում է որոշակի պոտենցիալ տարբերություն՝ պայմանավորված էլեկտրոդը կազմող բաղադրիչների բնույթով, դրանց կոնցենտրացիաներով և արտաքին թերմոդինամիկական պարամետրերի արժեքներով։.

Այս պոտենցիալ թռիչքը կոչվում է գալվանական ներուժ (էլեկտրոդի պոտենցիալ) և նշվում է . Գալվանական ներուժը որոշվում է երկու փուլերի ներքին պոտենցիալների տարբերությամբ.

Բրինձ. Պոտենցիալ թռիչքի (գալվանական ներուժ) առաջացումը փուլային և փուլային միջերեսում:

Եկեք դիտարկենք պոտենցիալ ցատկի առաջացման մեխանիզմը՝ օգտագործելով մետաղ-լուծույթի միջերեսով ամենատարածված էլեկտրոդների օրինակը: Կան այնպիսի մետաղներ, որ եթե դրանք իջեցնեն ջրի մեջ կամ լուծույթի մեջ, ապա մետաղի իոնները ըստ ռեակցիայի անցնում են ջրի շերտ կամ մետաղի մակերեսին հարող լուծույթ։

Այս անցումը տեղի է ունենում, եթե բյուրեղում մետաղի իոնի էլեկտրաքիմիական ներուժը ավելի մեծ է, քան լուծույթում լուծված իոնի էլեկտրաքիմիական ներուժը: Մետաղը կարելի է համարել որպես դրական լիցքավորված մետաղական իոններից և համեմատաբար ազատ էլեկտրոններից բաղկացած։ Քանի որ իոնները մտնում են լուծույթ, համակարգի վիճակը աստիճանաբար փոխվում է: Մետաղը ձեռք է բերում բացասական լիցք, որի արժեքը մեծանում է էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի ընթացքի հետ։ Արդյունքում, մակերեսի վրա մետաղական իոնների էլեկտրաքիմիական ներուժը նվազում է։ Լուծույթում իոնների թիվը մեծանում է, և դրանց էլեկտրաքիմիական ներուժը մեծանում է նման իոնների վանման պատճառով։ Արդյունքում իոնների լուծույթին անցնելու արագությունը նվազում է, իսկ հակադարձ պրոցեսի արագությունը՝ իոնների անցումը լուծույթից մետաղին մեծանում է։ Վերջապես, տեղի է ունենում մի վիճակ, երբ երկու գործընթացների արագությունները դառնում են նույնը, այսինքն, համակարգում տեղի է ունենում հավասարակշռություն: Այս դեպքում մետաղը ձեռք է բերում բացասական լիցք, որը համապատասխանում է որոշակի պոտենցիալի, և լուծույթում առաջանում է կատիոնների ավելցուկ, որոնք էլեկտրաստատիկ ուժերի ազդեցությամբ պահվում են մետաղի էլեկտրոդի մակերեսին, և այս շերտը համապատասխանում է իր սեփական ներուժին: Այս պոտենցիալները կոչվում են ներքին պոտենցիալները և նշանակվում են , որտեղ ինդեքսը ցույց է տալիս, թե որ փուլին է պատկանում պոտենցիալը: Արդյունքում, այսպես կոչված էլեկտրական երկշերտ , որը համապատասխանում է որոշակի պոտենցիալ տարբերությանը, կոչվում է գալվանական ներուժ -

(Օրինակ, ).

Գալվանական ներուժի մեծությունը որոշելու համար, որը տեղի է ունենում փուլային սահմանում, անհրաժեշտ է նաև փորձնականորեն որոշել այս փուլերում էլեկտրաքիմիական պոտենցիալների տարբերությունը: Այդ ժամանակվանից

Հավասարումից հետևում է, որ տարբեր փուլերում գտնվող կետերի միջև գալվանական ներուժի չափումը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե տարբեր փուլերում նյութերի քիմիական պոտենցիալները հավասար են, այսինքն. Այս դեպքում մենք ստանում ենք.

Այստեղից հետևում է, որ անհնար է փորձարարականորեն որոշել գալվանական ներուժը տարբեր կազմի երկու փուլերի միջերեսում:

Գալվանական ներուժի արժեքը կախված է միջերեսը կազմող փուլերի հատկություններից և լուծույթում իոնների կոնցենտրացիայից։

Ընդհանուր առմամբ, էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի համար

հոսելով փուլային սահմանի վրա, հավասարակշռության պայմանը, համաձայն (3.6) կգրվի.

որտեղ և են օքսիդացված և վերականգնված ձևերի մասնիկների լիցքերը, և նյութի օքսիդացված և նվազեցված ձևերը պարունակող փուլերի պոտենցիալներն են: Հավասարումը փոխակերպելուց հետո մենք ստանում ենք.

Ըստ վճարման մնացորդի՝

որտեղ է ռեակցիային մասնակցող իոնների ընդհանուր լիցքը նյութի կրճատված ձևը պարունակող փուլում և նյութի օքսիդացված ձև պարունակող փուլում ռեակցիային մասնակցող իոնների ընդհանուր լիցքն է: Հեղուկ և պինդ լուծույթների համար քիմիական ներուժը եսրդ բաղադրիչն արտահայտվում է իր ակտիվությամբ հավասարմամբ. Հաշվի առնելով, որ գալվանական ներուժը, մենք ստանում ենք.

Քանի որ բաղադրիչի ստանդարտ քիմիական ներուժը հավասար է նրա ստանդարտ Գիբսի էներգիայի արժեքին, մենք ստանում ենք

ժ°, որը կոչվում է

Որտեղ ժ° - ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ; Ռհամընդհանուր գազի հաստատուն է.

Տ- ջերմաստիճան, K; ՖՖարադայի հաստատունն է; - էլեկտրոնների քանակը, որոնք ներգրավված են էլեկտրոդների գործընթացում. և - օքսիդացված և նվազեցված ձևերի ակտիվություն.

Ստացված հավասարումը կոչվում է Ներնստի հավասարում։ Ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ ժ°-ը յուրաքանչյուր էլեկտրոդի գործընթացին հատուկ արժեք է, որը նույնպես կախված է ջերմաստիճանից և լուծիչի բնույթից: Ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժը հավասար է էլեկտրոդի ներուժին, որում էլեկտրոդային ռեակցիայի բոլոր մասնակիցների գործունեության հարաբերակցությունը հավասար է մեկին: Ներնստի հավասարումը կապում է էլեկտրոլիտային լուծույթի փուլի և առաջին տեսակի հաղորդիչի փուլի միջև պոտենցիալ տարբերության մեծությունը էլեկտրոդի ռեակցիայի մեջ ներգրավված բաղադրիչների գործունեության հետ:

Որպես էլեկտրաքիմիական հավասարակշռության հաստատման օրինակ դիտարկենք ամենապարզ դեպքը` հավասարակշռությունը մետաղի միջերեսում այս մետաղի իոններ պարունակող լուծույթով: Էլեկտրոդի վրա տեղի կունենա հետևյալ էլեկտրաքիմիական ռեակցիան.

Հավասարակշռությունը հաստատվում է մետաղի իոնների լուծույթի ծավալից մետաղի անցման արդյունքում և հակառակը, պայմանով, որ (3.6) հավասարությունը բավարարվի։

Միավորելով բոլոր հաստատուն արժեքները մեկ արժեքի մեջ. ժ°, որը կոչվում է ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ, մենք ստանում ենք էլեկտրոդը կազմող փուլերի պոտենցիալ տարբերության արտահայտություն.

R, F հաստատունների և ջերմաստիճանի (RT/F) համադրությունը հաճախ հանդիպում է էլեկտրաքիմիական հավասարումների մեջ. այն ունի սթրեսի չափ. Ընդհանրապես ընդունված է նշել այն b 0: Հաճախ Ներնստի հավասարումը գրվում է տասնորդական լոգարիթմներով։ Անցումը տասնորդական լոգարիթմներին իրականացվում է b 0-ը ln10 = 2.3-ով բազմապատկելով (այս արտադրյալը նշվում է որպես b): 298 K-ում b 0 և b արժեքները համապատասխանաբար հավասար են.

Այլ ջերմաստիճաններում հաստատուն b-ի արժեքները կարելի է հեշտությամբ հաշվարկել:

Հարկ է նշել, որ ընդհանուր դեպքում Ներնստի հավասարումը գրելիս լոգարիթմի տակ մնում են միայն այն մեծությունները, որոնք կարող են տարբեր լինել։ Այսպիսով, տարբեր դեպքերի համար Nernst-ի հավասարումը գրելիս անհրաժեշտ է պահպանել մի քանի կանոններ՝ կապված տարբեր տեսակի էլեկտրոդների համար արտահայտության (3.9) կիրառման հետ.

1. Մաքուր բաղադրամասերի ակտիվությունը, որոնք կազմում են մշտական ​​կազմի առանձին փուլ (որպես կանոն, դրանք պինդ մարմիններ են) վերցվում են հավասար միասնության։

2. Լուծողի ակտիվությունը վերցվում է մեկին հավասար։

3. Գազային նյութերի գործունեության փոխարեն հավասարումը ներառում է այդ գազերի հարաբերական մասնակի ճնշումները լուծույթի վրա։ Ճնշումը տրվում է ստանդարտի համեմատ (1 բար \u003d 10 5 Պա), այսինքն. այս մեծությունը չափազերծ է, չնայած թվային առումով այն համընկնում է գազի մասնակի ճնշման հետ՝ արտահայտված ձուլակտորներով:

Մասնակի ճնշումների կիրառումը վավեր է ոչ շատ բարձր ճնշման դեպքում (մի քանի բարի կարգի): Բարձր ճնշումների դեպքում պետք է օգտագործվի գազերի ֆուգացիան։

Չեզոք բաղադրիչի քիմիական ներուժը կախված է այն փուլի ջերմաստիճանից, ճնշման և քիմիական կազմից, որտեղ այն գտնվում է: Քիմիական ներուժը սահմանվում է հետևյալ կերպ.

որտեղ G - Գիբսի ազատ էներգիա, A - Հելմհոլցի ազատ էներգիա, U - ներքին էներգիա, I - էնթալպիա, S - էնտրոպիա, V - ծավալ, T - ջերմաստիճան, ճնշում: Չափումների ժամանակ միշտ որոշվում է տարբեր թերմոդինամիկական վիճակներում քիմիական պոտենցիալների տարբերությունը, և ոչ երբեք տվյալ վիճակում քիմիական ներուժի բացարձակ արժեքը։ Այնուամենայնիվ, արդյունքները աղյուսակավորելիս հարմար է յուրաքանչյուր թերմոդինամիկական վիճակի որոշակի արժեք վերագրել։ Դա կարելի է անել՝ որոշակի վիճակում քիմիական պոտենցիալին կամայական արժեք նշանակելով և տվյալ ստանդարտ վիճակի համեմատությամբ դրա արժեքը մեկ այլ վիճակում որոշելով։

Օրինակ, մաքուր տարրերի քիմիական պոտենցիալները մեկ մթնոլորտում և ճնշումը կարող են հավասար լինել զրոյի: Հենց որ ստանդարտ վիճակը ճշգրտորեն հաստատվի և այլ վիճակներում քիմիական պոտենցիալների արժեքները աղյուսակավորվեն, փորձարարական արդյունքները դառնում են միանշանակ: Մենք նորից կանդրադառնանք այս հարցին էլեկտրաքիմիական բջիջների վերաբերյալ տվյալները քննարկելիս:

Իոնի էլեկտրաքիմիական պոտենցիալը ներկայացվել է Գուգենհայմի կողմից, և դրա արժեքների տարբերությունը երկու փուլերում սահմանվել է որպես մեկ գրամ իոնի շրջելի փոխանցման աշխատանք մի փուլից մյուսը հաստատուն ջերմաստիճանի և ծավալի պայմաններում: Դա կախված է ֆազի ջերմաստիճանից, ճնշումից, քիմիական կազմից և էլեկտրական վիճակից: Մնում է տեսնել, թե որքան լավ են սահմանված այս անկախ փոփոխականները: Դիտարկենք հետևյալ դեպքերը, երբ կարող է հայտնվել իոնային տրանսպորտ.

1. Մշտական ​​ջերմաստիճան և ճնշում, փուլերի նույն քիմիական կազմը: Ֆազերի միջև տարբերությունները կարող են լինել միայն էլեկտրական բնույթ:

ա) i բաղադրիչի մեկ գրամ իոնի տեղափոխման համար փուլից a փուլ տեղափոխման աշխատանքը հավասար է

որտեղ երկու փուլերի միջև տարբերությունը կարող է բնութագրվել երկու փուլերի էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությամբ (երկրորդ կապը):

բ) բաղադրիչ 1 գրամ իոնների և բաղադրիչ 2 գրամ իոնների տեղափոխման համար՝ պայմանով

կատարված աշխատանքը զրոյական է։ Իոնների նման էլեկտրական չեզոք համակցությունները կախված չեն փուլի էլեկտրական վիճակից, և այս փաստը կարող է օգտագործվել պոտենցիալ տարբերության վերը նշված սահմանումը ստուգելու համար։ Քանի որ չեզոք համակցությունների դեպքում փոխանցման ընդհանուր աշխատանքը հավասար կլինի զրոյի, այնպես որ հավասարությունը (13-3) բավարարվի, մենք ունենք.

Եթե ​​1-ին իոնային բաղադրիչին կիրառենք հավասարություն (13-2), ապա կարող ենք միավորել (13-2) - (13-4) հավասարությունները և արտահայտել տարբերությունը.

իոնային բաղադրիչ 2-ի էլեկտրաքիմիական պոտենցիալները ձևով

Հետևաբար, (13-2) հավասարմամբ սահմանված էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը կախված չէ նրանից, թե երկու լիցքավորված բաղադրիչներից (1 կամ 2) որն է օգտագործվում (13-2) հավասարման մեջ։ Այս առումով էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը ճիշտ է սահմանվում և համընկնում է պոտենցիալ տարբերության սովորական գաղափարի հետ:

2. Մշտական ​​ջերմաստիճան և ճնշում, երկու փուլերի տարբեր քիմիական բաղադրություններ: Հավասարությանը (13-3) բավարարող իոնների չեզոք համակցություններ փոխանցելիս կախվածություն չկա որևէ փուլի էլեկտրական վիճակից։ Այսպիսով, տեղափոխման աշխատանքը կախված կլինի միայն քիմիական բաղադրությունների տարբերությունից։ Լիցքավորված բաղադրիչի փոխանցման աշխատանքը դեռ տրվելու է հավասարությամբ

բայց դա այլևս չի կարող արտահայտվել պարզապես էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություններով, քանի որ փոխանցված բաղադրիչի քիմիական միջավայրը տարբեր կլինի երկու փուլերում:

Հարկ է նշել, որ տարբեր քիմիական բաղադրությամբ երկու փուլերի էլեկտրական վիճակների տարբերության քանակական բնութագիրը կամ չափումը դեռևս չի հաստատվել: Հնարավոր է (և նույնիսկ ողջամիտ որոշ հաշվողական նպատակների համար) սահմանել նման էլեկտրական փոփոխական, բայց դա անխուսափելիորեն կապված է կամայականության տարրի հետ և էական չէ թերմոդինամիկական երևույթները դիտարկելու համար: Այս որոշումը կայացնելու մի քանի տարբեր եղանակներ քննարկվում են Գլ. 3. Էլեկտրական ներուժի սովորական սահմանումը հիմնված է ոչ թե թերմոդինամիկայի, այլ էլեկտրաստատիկայի վրա, ուստի էլեկտրաքիմիական պոտենցիալների օգտագործումն այստեղ ավելի տեղին է:

Հետաքրքիր է փուլի վիճակի հարցը, ինչպես նաև, թե երկու փուլերն էլ նույն վիճակում են: Եթե ​​երկու փուլերն ունեն տարբեր բաղադրություն, ապա այն հարցը, թե արդյոք դրանք նույն էլեկտրական վիճակում են, թերմոդինամիկայի տեսանկյունից անտեղի է։ Մյուս կողմից, եթե երկու փուլերն էլ քիմիապես նույնական են, ապա հարմար է քանակապես նկարագրել դրանց էլեկտրական վիճակները այնպես, որ համընկնի պոտենցիալի սովորական սահմանմանը:

Էլեկտրոդային գործընթացներ. Պոտենցիալ թռիչքների և էլեկտրաշարժիչ ուժի հայեցակարգը (EMF): Էլեկտրաքիմիական սխեմաներ, գալվանական տարրեր։ Ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդ, ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալ: Էլեկտրաքիմիական սխեմաների և էլեկտրոդների դասակարգում.

9.1 Էլեկտրաքիմիական համակարգեր. Էլեկտրոդ. Էլեկտրաքիմիական ներուժ. Էլեկտրոդների բացարձակ պոտենցիալները և էլեկտրաշարժիչ ուժը:

Էներգիայի էլեկտրական և քիմիական ձևերի փոխադարձ փոխակերպումը տեղի է ունենում էլեկտրաքիմիական համակարգերում, ներառյալ.

Երկրորդ տեսակի հաղորդիչներ - իոնային հաղորդունակությամբ նյութեր (էլեկտրոլիտներ):

առաջին տեսակի հաղորդիչներ՝ էլեկտրոնային հաղորդունակությամբ նյութեր։

Երկու փուլերի միջերեսում էլեկտրական լիցք է փոխանցվում, այսինքն. կա պոտենցիալ թռիչք ().

Համակարգը, որը բաղկացած է առաջին և երկրորդ տեսակի հաղորդիչներից, կոչվում է էլեկտրոդ.

Էլեկտրոդներում I և II տեսակի հաղորդիչների փուլային սահմաններում տեղի ունեցող գործընթացները կոչվում ենէլեկտրոդային գործընթացներ .

Էլեկտրոդը առնվազն երկու փուլից բաղկացած համակարգ է:

Եկեք դիտարկենք, թե ինչպես է տեղի ունենում պոտենցիալ թռիչք՝ էլեկտրոդի ներուժը մետաղի և այս մետաղի աղի լուծույթի միջերեսում: Երբ մետաղական թիթեղը ընկղմվում է աղի լուծույթի մեջ, ափսեի մակերևույթից մետաղական իոնների մի մասը կարող է մտնել ափսեի մակերեսին հարող լուծույթի մեջ: Մետաղը լիցքավորվում է բացասաբար, և առաջացած էլեկտրաստատիկ ուժերը կանխում են այս գործընթացի հետագա ընթացքը։ Համակարգը գտնվում է հավասարակշռության մեջ. Հնարավոր է նաև մետաղական կատիոնների լուծույթից թիթեղ անցման հակառակ գործընթացը։ Այս գործընթացները հանգեցնում են կրկնակի էլեկտրական շերտի և պոտենցիալ թռիչքի առաջացմանը:

Մետաղական իոնների փոխանցման գործընթացի ուղղությունը որոշվում է իոնների էլեկտրաքիմիական պոտենցիալների հարաբերակցությամբ ( ) լուծման փուլում և խտացված փուլում: Գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև երկու փուլերում էլեկտրաքիմիական պոտենցիալները հավասարվեն:

Էլեկտրաքիմիական ներուժը բաղկացած է երկու տերմինից

=
.

մ քիմ. - քիմիական ներուժ, որը բնութագրում է քիմիական արձագանքը տվյալ մասնիկի միջավայրի փոփոխությանը:

մ էլ - էլեկտրաքիմիական ներուժի կամ էլեկտրական դաշտի պոտենցիալ էներգիայի էլեկտրական բաղադրիչը, որը բնութագրում է էլեկտրական դաշտի արձագանքը:

Որոշակի տեսակի լիցքավորված մասնիկների համար (i)

, Որտեղ

զ եսիոնի լիցքն է,

–ներքին ներուժ, որը համապատասխանում է տարրական բացասական լիցքի անսահմանությունից վակուումային խորը փուլ տեղափոխելու աշխատանքին։

Էլեկտրաքիմիական համակարգի հավասարակշռությունըբնութագրվում է տարբեր փուլերում լիցքավորված մասնիկների էլեկտրաքիմիական (այլ ոչ թե քիմիական) պոտենցիալների հավասարությամբ։

Հավասարակշռության համակարգի լուծույթում (I) / մետաղ (II) մենք ունենք.

.

Ոչ հավասարակշռված համակարգում մեկ մոլ-համարժեքի փոխանցման աշխատանքը: իոնները I փուլից մինչև II փուլ են

.

Այդ ժամանակվանից

Հավասարակշռության մեջ, հաշվի առնելով (1), ունենք.

,

Որտեղ
- ցատկել փուլային սահմանի վրա (էլեկտրոդի բացարձակ ներուժ): Նշանակել

,

Որտեղ
- պոտենցիալ ցատկ փուլի սահմանին ժամը Ա ես = 1 (ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ).

Ստանդարտ պոտենցիալը տվյալ էլեկտրոդի գործընթացին բնորոշ արժեք է: Դա կախված է էլեկտրոդի ջերմաստիճանից և բնույթից: Այնուհետև Me Z+ /Me տիպի էլեկտրոդի համար.

. (1)

Պոտենցիալ թռիչք է տեղի ունենում նաև երկու լուծումների միջև ընկած հատվածում, սա դիֆուզիոն ներուժն է
.

Ընդհանուր առմամբ (ցանկացած տեսակի էլեկտրոդների համար).

(2)

կամ 298K-ի համար

Պետք է հիշել, որ եթե գազերը ներգրավված են էլեկտրոդի ռեակցիայի մեջ, ապա ենթադրվում է, որ ակտիվությունը հավասար է մասնակի ճնշմանը. մշտական ​​կազմի խտացված փուլի համար, Ա=1.

Կանչվում են (1), (2) հավասարումները Ներնստի հավասարումներ էլեկտրոդի ներուժի համար: Էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը կարող է փորձնականորեն չափվել միայն նույն փուլի երկու կետերի միջև, որտեղ μ ես = հաստատ. Երբ տարրական լիցքը շարժվում է երկու կետերի միջև, որոնք գտնվում են տարբեր փուլերում, բացի էլեկտրականից, պետք է կատարվի աշխատանք՝ կապված լիցքի քիմիական միջավայրի փոփոխության հետ: Աշխատանքի այս քիմիական բաղադրիչի արժեքը չի կարող որոշվել, հետևաբար էլեկտրոդի ներուժի բացարձակ արժեքը
անհնար է չափել. Էմպիրիկորեն հնարավոր է որոշել միայն երկու էլեկտրոդից բաղկացած գալվանական բջիջի EMF-ի մեծությունը:

Էլեկտրոդների և էլեկտրաքիմիական սխեմաների գրանցման կանոններ.

Երկու կամ ավելի էլեկտրոդներից բաղկացած համակարգերը, որոնք կապված են հատուկ ձևով և կարող են էլեկտրական աշխատանք արտադրել, այսինքն՝ ծառայել որպես էլեկտրական էներգիայի աղբյուր, կոչվում են. գալվանական բջիջներ.

Գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժ(EMF GE) էլեկտրոդների պոտենցիալների ցատկերի գումարն է բոլոր փուլային սահմաններում հավասարակշռության վիճակում (արտաքին շղթայում հոսանքը զրո է):

ա) Էլեկտրոդների համար ընդունված են գրանցման հետևյալ կանոնները. ուղղահայաց ձողից ձախ նշվում են լուծույթում գտնվող նյութերը, աջում՝ այլ փուլ կազմող նյութերը (գազային կամ պինդ):

Եթե ​​մեկ փուլը պարունակում է մի քանի նյութեր, ապա դրանց նիշերը բաժանվում են ստորակետերով։

Օրինակ,

.

Առանձին էլեկտրոդի համար էլեկտրոդի ռեակցիայի հավասարումը գրված է այնպես, որ օքսիդացված ձևով նյութերը և էլեկտրոնները գտնվում են ձախ կողմում, իսկ կրճատված ձևով նյութերը՝ աջ կողմում.

,

,

.

բ) գալվանական բջիջները գրանցելիս ձախ կողմում տեղադրված է ավելի բացասական պոտենցիալ ունեցող էլեկտրոդ. Երկու էլեկտրոդների լուծույթները միմյանցից բաժանվում են ուղղահայաց կետագծով, եթե դրանք շփվում են միմյանց հետ, և երկու պինդ գծերով, եթե լուծույթների միջև կա աղի կամուրջ, օրինակ՝ հագեցած KCl լուծույթ, որով դիֆուզիոն ներուժը վերացված է. Այսպիսով, դրական լիցքավորված էլեկտրոդը միշտ նշվում է աջ կողմում, իսկ բացասական լիցքավորված էլեկտրոդը միշտ նշվում է ձախ կողմում:

Որպես էլեկտրաքիմիական շղթայի օրինակ, դիտարկենք արծաթից բաղկացած գալվանական բջիջը

և պղինձ

էլեկտրոդներ. Սխեմատիկորեն դիտարկվող տարրը գրված է հետևյալ ձևով.

որտեղ ամուր ուղղահայաց գիծը նշանակում է մետաղ-լուծույթ միջերեսը, իսկ ուղղահայաց կետագիծը նշանակում է լուծում-լուծույթ միջերեսը:

Պղնձի էլեկտրոդի վրա տարրի աշխատանքի արդյունքում տեղի կունենա օքսիդացման գործընթացը.

,

իսկ արծաթե էլեկտրոդի վրա՝ վերականգնման գործընթացը.

.

Գալվանական բջիջում օքսիդացման և նվազեցման գործընթացները տարածականորեն առանձնացված են:

Էլեկտրոդ , որի վրա այն հոսում է օքսիդացման գործընթաց, կոչվում է անոդ (
).

Էլեկտրոդը, որի վրա հոսում է վերականգնման գործընթաց, կոչվում է կաթոդ (
).

Կաթոդի և անոդի ռեակցիաները կոչվում են էլեկտրոդային ռեակցիաներ.

Գալվանական բջիջում տեղի ունեցող ընդհանուր քիմիական գործընթացը բաղկացած է էլեկտրոդային գործընթացներից և արտահայտվում է հավասարմամբ.

Եթե ​​էլեկտրոդային պրոցեսները և գալվանական բջիջում քիմիական ռեակցիան կարող է իրականացվել առաջ (բջջի շահագործման ընթացքում) և հակառակ (երբ էլեկտրական հոսանք անցնում է բջիջով) ուղղություններով, ապա այդպիսի էլեկտրոդները և գալվանական բջիջը կոչվում են. շրջելի.

Հետևյալում կքննարկվեն միայն շրջելի էլեկտրոդները և գալվանական բջիջները:

Էներգիայի էլեկտրական և քիմիական ձևերի փոխադարձ փոխակերպումը տեղի է ունենում էլեկտրաքիմիական համակարգերում, ներառյալ.

ª երկրորդ տեսակի հաղորդիչներ - իոնային հաղորդունակությամբ նյութեր (էլեկտրոլիտներ):

ª առաջին տեսակի հաղորդիչներ՝ էլեկտրոնային հաղորդունակությամբ նյութեր:

Երկու փուլերի միջերեսում էլեկտրական լիցք է փոխանցվում, այսինքն. կա պոտենցիալ թռիչք ().

Համակարգը, որը բաղկացած է առաջին և երկրորդ տեսակի հաղորդիչներից, կոչվում է էլեկտրոդ.

Էլեկտրոդներում I և II տեսակի հաղորդիչների փուլային սահմաններում տեղի ունեցող գործընթացները կոչվում ենէլեկտրոդային գործընթացներ .

Էլեկտրոդը առնվազն երկու փուլից բաղկացած համակարգ է:

Եկեք դիտարկենք, թե ինչպես է տեղի ունենում պոտենցիալ թռիչք՝ էլեկտրոդի ներուժը մետաղի և այս մետաղի աղի լուծույթի միջերեսում: Երբ մետաղական թիթեղը ընկղմվում է աղի լուծույթի մեջ, ափսեի մակերևույթից մետաղական իոնների մի մասը կարող է մտնել ափսեի մակերեսին հարող լուծույթի մեջ: Մետաղը լիցքավորվում է բացասաբար, և առաջացած էլեկտրաստատիկ ուժերը կանխում են այս գործընթացի հետագա ընթացքը։ Համակարգը գտնվում է հավասարակշռության մեջ. Հնարավոր է նաև մետաղական կատիոնների լուծույթից թիթեղ անցման հակառակ գործընթացը։ Այս գործընթացները հանգեցնում են կրկնակի էլեկտրական շերտի և պոտենցիալ թռիչքի առաջացմանը:

Մետաղական իոնների փոխանցման գործընթացի ուղղությունը որոշվում է լուծույթի () իոնների էլեկտրաքիմիական պոտենցիալների հարաբերակցությամբ և խտացված փուլում։ Գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև երկու փուլերում էլեկտրաքիմիական պոտենցիալները հավասարվեն:

Էլեկտրաքիմիական ներուժը բաղկացած է երկու տերմինից

մ քիմ. - քիմիական ներուժ, որը բնութագրում է քիմիական արձագանքը տվյալ մասնիկի միջավայրի փոփոխությանը:

մ էլ - էլեկտրաքիմիական ներուժի կամ էլեկտրական դաշտի պոտենցիալ էներգիայի էլեկտրական բաղադրիչը, որը բնութագրում է էլեկտրական դաշտի արձագանքը:

Որոշակի տեսակի լիցքավորված մասնիկների համար (i)

z iիոնի լիցքն է,

– ներքին ներուժ, որը համապատասխանում է տարրական բացասական լիցքի անսահմանությունից վակուումային խորը փուլ տեղափոխելու աշխատանքին։

Էլեկտրաքիմիական համակարգի հավասարակշռությունըբնութագրվում է տարբեր փուլերում լիցքավորված մասնիկների էլեկտրաքիմիական (այլ ոչ թե քիմիական) պոտենցիալների հավասարությամբ։

Հավասարակշռության համակարգի լուծույթում (I) / մետաղ (II) մենք ունենք.

Ոչ հավասարակշռված համակարգում մեկ մոլ-համարժեքի փոխանցման աշխատանքը: իոնները I փուլից մինչև II փուլ են

Այդ ժամանակվանից

Հավասարակշռության մեջ, հաշվի առնելով (1), ունենք.

որտեղ է ցատկը միջերեսում (էլեկտրոդի բացարձակ ներուժ): Նշանակել

որտեղ է պոտենցիալ թռիչքը փուլային սահմանի վրա ա i = 1 (ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ).

Ստանդարտ պոտենցիալը տվյալ էլեկտրոդի գործընթացին բնորոշ արժեք է: Դա կախված է էլեկտրոդի ջերմաստիճանից և բնույթից: Այնուհետև Me Z+ /Me տիպի էլեկտրոդի համար.

Պոտենցիալ թռիչք է տեղի ունենում նաև երկու լուծումների միջև ընկած հատվածում, սա դիֆուզիոն ներուժն է:

Ընդհանուր առմամբ (ցանկացած տեսակի էլեկտրոդների համար).

կամ 298K-ի համար

Պետք է հիշել, որ եթե գազերը ներգրավված են էլեկտրոդի ռեակցիայի մեջ, ապա ենթադրվում է, որ ակտիվությունը հավասար է մասնակի ճնշմանը. մշտական ​​կազմի խտացված փուլի համար, Ա=1.

Կանչվում են (1), (2) հավասարումները Ներնստի հավասարումներ էլեկտրոդի ներուժի համար: Էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը կարող է փորձնականորեն չափվել միայն նույն փուլի երկու կետերի միջև, որտեղ μ ես = հաստատ. Երբ տարրական լիցքը շարժվում է երկու կետերի միջև, որոնք գտնվում են տարբեր փուլերում, բացի էլեկտրականից, պետք է կատարվի աշխատանք՝ կապված լիցքի քիմիական միջավայրի փոփոխության հետ: Աշխատանքի այս քիմիական բաղադրիչի մեծությունը հնարավոր չէ որոշել, ուստի էլեկտրոդի ներուժի բացարձակ արժեքը հնարավոր չէ չափել: Էմպիրիկորեն հնարավոր է որոշել միայն երկու էլեկտրոդից բաղկացած գալվանական բջիջի EMF-ի մեծությունը:

Էլեկտրոդների և էլեկտրաքիմիական սխեմաների գրանցման կանոններ.

Երկու կամ ավելի էլեկտրոդներից բաղկացած համակարգերը, որոնք կապված են հատուկ ձևով և կարող են էլեկտրական աշխատանք արտադրել, այսինքն՝ ծառայել որպես էլեկտրական էներգիայի աղբյուր, կոչվում են. գալվանական բջիջներ.

Գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժ(EMF GE) էլեկտրոդների պոտենցիալների ցատկերի գումարն է բոլոր փուլային սահմաններում հավասարակշռության վիճակում (արտաքին շղթայում հոսանքը զրո է):

ա) Էլեկտրոդների համար ընդունված են գրանցման հետևյալ կանոնները. ուղղահայաց ձողից ձախ նշվում են լուծույթում գտնվող նյութերը, աջում՝ այլ փուլ կազմող նյութերը (գազային կամ պինդ):

Եթե ​​մեկ փուլը պարունակում է մի քանի նյութեր, ապա դրանց նիշերը բաժանվում են ստորակետերով։

Օրինակ,

Առանձին էլեկտրոդի համար էլեկտրոդի ռեակցիայի հավասարումը գրված է այնպես, որ օքսիդացված ձևով նյութերը և էլեկտրոնները գտնվում են ձախ կողմում, իսկ կրճատված ձևով նյութերը՝ աջ կողմում.

բ) գալվանական բջիջները գրանցելիս ձախ կողմում տեղադրված է ավելի բացասական պոտենցիալ ունեցող էլեկտրոդ. Երկու էլեկտրոդների լուծույթները միմյանցից բաժանվում են ուղղահայաց կետագծով, եթե դրանք շփվում են միմյանց հետ, և երկու պինդ գծերով, եթե լուծույթների միջև կա աղի կամուրջ, օրինակ՝ հագեցած KCl լուծույթ, որով դիֆուզիոն ներուժը վերացված է. Այսպիսով, դրական լիցքավորված էլեկտրոդը միշտ նշվում է աջ կողմում, իսկ բացասական լիցքավորված էլեկտրոդը միշտ նշվում է ձախ կողմում:

Էլեկտրոդ , որի վրա այն հոսում է օքսիդացման գործընթաց, կոչվում է անոդ ().

Էլեկտրոդը, որի վրա հոսում է վերականգնման գործընթաց, կոչվում է կաթոդ ().

Կաթոդի և անոդի ռեակցիաները կոչվում են էլեկտրոդային ռեակցիաներ.

Գալվանական բջիջում տեղի ունեցող ընդհանուր քիմիական գործընթացը բաղկացած է էլեկտրոդային գործընթացներից և արտահայտվում է հավասարմամբ.

Եթե ​​էլեկտրոդային պրոցեսները և գալվանական բջիջում քիմիական ռեակցիան կարող է իրականացվել առաջ (բջջի շահագործման ընթացքում) և հակառակ (երբ էլեկտրական հոսանք անցնում է բջիջով) ուղղություններով, ապա այդպիսի էլեկտրոդները և գալվանական բջիջը կոչվում են. շրջելի.

Հետևյալում կքննարկվեն միայն շրջելի էլեկտրոդները և գալվանական բջիջները: