амальгамах — Ci и С2, причем Ci>C2, то электродвижущая сила цепи ВТ _ 0, 0001985 Сг Е-^1ПС2~ 2
Tlg С/
где R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура, п — валентность металла (для цинка n=2), F — фарадей = «96 500 кулонов. In — натуральный, a 1g — десятичный логарифм. 2) Различными концентрациями обладают средние звенья цепи, напр. серебро . концентрированный раствор азотнокислого серебра (слабый раствор азотнокислого серебра! серебро, или
Ag | р. AgNO8 1 p. AgNOs I Ag.
Ci > С2 Ток в элементе течет от слабого раствора к более концентрированному раствору; серебро растворяется в слабом растворе и выделяется в крепком до тех пор, пока концентрации не сравняются. Величина эдс определяется той же формулой, что и в первом случае; она тем больше, С чем больше разница между Ci и С2; так, если ~ = 10, то о2 г» Е = 0, 05776 V, если ~ = 10а, то Е = ах0, 05776. ОсоО2 быми мерами можно весьма сильно понизить концентрацию в слабом растворе, напр. к данной цепи по существу сводится цепь:
Ag | р. AgNO3| р. KNO8 | р. КС1 + AgCl | Ag.
Ci С2 Здесь имеем слева значительную концентрацию ионов серебра Ag, справа — ничтожную концентрацию их в силу чрезвычайно малой растворимости хлористого серебра AgCl в растворе КС1; такая цепь дает Е=0, 45 V.
Еще большего понижения С2 достигнем, если справа возьмем комплексную соль серебра KAg(CN) 2; так, цепь
Ag|p. AgNO8|p. KNO3(p. KCN + KAg(CN) a (Ag Ci Сл дает E= 1, 252 V при 25°, что отвечает ^i = 1021’8. с2
Ц. к. встречаются почти при всех электролитических работах; знакомство с ними необходимо для правильного и экономного использования электрической энергии при таких работах.
ЦЕПИ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ, частный случай цепей химических (см,).
По современным воззрениям окисление — процесс, при к-ром вещество приобретает или увеличивает свой положительный заряд или же теряет или уменьшает свой отрицательный заряд; восстановление — процесс, обратный окислению. Если у металлического электрода, не принимающего участия в реакции, происходят реакции окисления или восстановления, то на границе металл-реакционной смеси возникает разность потенциалов. Составим цепь: ртуть (каломель + р. КС11 р. FeCl3+ p. FeCl2| Pt (платина), у электрода платины имеется смесь хлорного и хлористого железа, дающих ионы Fe”‘ и Fe”. Если у платины идет восстановление (Fe”‘ -* Fe, e), то ток внутри элемента идет справа налево и имеет место процесс Fe”4 — Hg-> -Hg4Fe~.
Электродвижущая сила элемента определяется отношением концентраций ионов Fe” и F’” и в зависимости от этого отношения у платины может итти как. процесс восстановления, так и процесс окисления. Очевидно, что окисление всегда имеет место у анода (Fe”->Fe*”-|-0), а восстановление^-у катода (Ke”’4—0->Fe”).
ЦЕПИ ХИМИЧЕСКИЕ, гальванические элементы с химически различными электродами, в к-рых химическая энергия превращается в электрическую. Типом Ц. х. является элемент Даниеля (см. Даниеля элемент) Zn | р. ZnSO4 | р. CuSO4 | Си,
т. е. цинк | раствор сернокислого цинка | раст вор сернокислой меди | медь. Растворы отделены друг от друга пористой перегородкой.
Химическая реакция, являющаяся здесь источ 602
ником энергии, состоит в вытеснении цинком меди из раствора сернокислой меди: или
Zn + CuSO4“*ZnSO4 4* Си, Zn 4 — Си** -> Zn** + Си.
Атом цинка в металле оставляет в нем два электрона и в виде иона Zn” переходит в раствор; ион меди Си” из раствора CuSO4 отдает положительные заряды медному электроду, т. е. соединяется с электронами и оседает на нем в виде атомов меди, поэтому цинк является отрицательным, а медь — положительным электродом.
Существуют Ц. х., в к-рых играют роль не катионы, как в элементе Даниеля, а анионы, напр. цепь: платинированная платина, окруженная кислородом, PtO21 раствор едкого кали | раствор хлористого калия | платинированная платина, окруженная хлором, PtCl2, т. е.
pto21 р. кон | р . КС11 р tci2; здесь идет реакция: 2КС1 + О2 + H2O — S2K0H + ci2,
в результате чего появляются ионы гидроксила в едкой щелочи (02 + Н20->20Н* + 2@)
и PtO2 заряжается положительно и выделяется хлор
(2КС1 + 2OH-*2KOH + Cl, + 26), a PtCl2 заряжается отрицательно.
Связь между химической энергией и электрической дается уравнением Гиббса-Гельмгольца
где Q — тепловой эффект химической реакции.
В тех очень редких случаях, когда эдс элемента не зависит от температуры =о), E = Q при выражении Q в электрических единицах.
Если > 0, то Е > Q, в этом случае в электрическую энергию превращается не только химическая энергия, но и часть энергии из окружающей среды (элемент охлаждается). Если ат<0, то E<Q, и часть теплового эффекта рассеивается (элемент нагревается). Существуют элементы, в которых идет эндотермическая реакция, следовательно элемент забирает энергию не только для производства электрической работы, но и для производства химической реакции; у таких элементов значителен коэффициент, т. е. его электродвижущая сила сильно возрастает с ростом температуры. См. Цепи окислительио-восстановгстелъные.
ЦЕПИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, в широком смысле — соединение проводящих элементов различных целевых назначений в единый замкнутый контур, питаемый источником электрического тока. В качестве примера такой цеbr л и н пи электричесКОЙ может быть Рис — 1 • Схема энергетического предпптгпрттрнл ри — приятия: а — генератор, Ь — моторы, приведена си с — эл. лампы. стема энергетического предприятия, где от генераторов питаются потребители, соединенные проводами между собой и с источником электрической
Ыо
