Вычислите энергию Гиббса электрохимической реакции, происходящей в коррозионном гальваническом элементе.

При контакте кобальта с медью возникает гальваническая пара Cu – Со. При попадании этой гальванической пары в раствор электролита возникает короткозамкнутый гальванический микроэлемент и начинает протекать процесс электрохимической коррозии. При электрохимической коррозии в кислой среде на аноде происходит окисление (разрушение) металла, а на катоде – восстановление ионов водорода (водородная деполяризация).
При электрохимической коррозии анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала.
Eº(Cu(2+)/Cu) = + 0,338 B
Eº(Co(2+)/Co) = – 0,277 B
Eº(Cu(2+)/Cu) > Eº(Co(2+)/Co)
Значит, в данной гальванической паре кобальт будет разрушаться (корродировать), а на поверхности меди будет происходить восстановление ионов водорода (водородная деполяризация).
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Co(0) – 2е → Co(2+) │1 - процесс окисления на аноде
Катод(+) 2Н(+) + 2е → Н2↑ │1 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.
Co(0) + 2Н(+) → Co(2+) + Н2↑
Схема гальванического коррозионного элемента.
Анод (–) Со | 2Н(+) | Cu Катод (+)
Электродный потенциал катода найдем по уравнению Нернста как потенциал водородного электрода при условии, что p(Н2) = 1 атм.
Е(катода) = Eº(2Н(+)/Н2) + (0,059/2)*lg([H(+)]^2/p(Н2)) = – 0,059*рН = – 0,059*2,2 = – 0,13 В
Электродный потенциал анода примем равным стандартному электродному потенциалу кобальта.
Е(анода) = Eº(Со(2+)/Со) = – 0,277 В
ЭДС гальванического коррозионного элемента.
ЭДСº = Е(катода) – Е(анода) = – 0,13 – (– 0,277) = 0,147 B
Изменение энергии Гиббса.
ΔG° = − z*F*Е° = − 2*96500*0,147 = − 28371 Дж = − 28,371 кДж
z = 2 – число электронов, принявших участие в окислительно-восстановительной реакции.
F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея
Е° = 0,147 В – ЭДС окислительно-восстановительной реакции, равная ЭДС гальванического коррозионного элемента.