Химия

Чтобы определить э.д.с. элемента, необходимо вычислить электродные потенциалы. Для этого находим значения стандартных электродных потенциалов систем $Zn^{2+}/Zn$ (-0,76 В) и $Pb^{2+}/Pb$ (-0,13 В), а затем рассчитываем значения $\phi$ по уравнению Нернста:

$\phi = \phi^{0} + \left ( \frac{0,059}{n} \right ) lgc$,

где $\phi^{0}$ - стандартный электродный потенциал; $n$ - число электронов, принимающих участие в процессе; $c$ - концентрация (при точных вычислениях - активность) гидратированных ионов металла в растворе, $моль/дм^{3}$. То есть:

$\phi_{Zn^{2+} /Zn} = -0,76 + \frac{0,059}{2} lg 0,1 = -0,76 + 0,030(-1) = -0,79 В$
$\phi_{Pb^{2+} /Pb} = -0,13 + \frac{0,059}{2} lg 0,02 = -0,13 + 0,030(-1,7) = -0,18 В$.

Находим э.д.с. ($E$) элемента:

$E = \phi_{Pb^{2+}/Pb } - \phi_{Zn^{2+}/Zn} = -0,18 - (NULL,79) = 0,61В$.

Поскольку $\phi_{Pb^{2+}/Pb} > \phi_{Zn^{2+}/Zn}$, то на свинцовом электроде будет происходить восстановление, т.е. он будет служить катодом:

$Pb^{2+} + 2 \bar{e} = Pb$

На цинковом электроде будет протекать процесс окисления

$Zn - 2 \bar{e} = Zn^{2+}$

т.е. этот электрод будет анодом. Схема гальванического элемента имеет следующий вид:

$(-) \underset{0,1M}{Zn|Zn^{2+}} \parallel \underset{0,02M}{Pb^{2+}|Pb} (+)$