Каждый школьник, вне зависимости от того сдает он экзамен по химии или нет, хотя бы несколько раз имел дело с рядом напряжений металлов: именно он определяет многие химические свойства металлов, а также предсказывает их поведение при проведении электролиза. Но на уроках химии обычно воспринимают его «как данность» и подробно не разбирают историю его создания, а самое главная загадка - почему в этом ряду МЕТАЛЛОВ стоит водород, так и остается неразгаданной для многих школьников. Итак, все началось в 1793 году, когда итальянский физик Алессандро Вольта, создавая первые гальванические элементы, продемонстрировал , что разные металлы генерируют различное напряжение при контакте через электролит. Вольта установил, что напряжение между двумя металлами зависит от их природы. Например, пара Zn-Cu давала более высокое напряжение, чем Ag-Au. Но как-то объяснить такую закономерность ученый не смог Немного позже, немецкий химик Иоганн Риттер изучал взаимодействие различных металлов с электролитами, измеряя возникающие электрические потенциалы и обнаружил, что комбинации разных металлов и растворов солей генерируют разное напряжение, что легло в основу понимания их относительной активности. Русский ученый и основоположник физической химии Бекетов провел серию экспериментов по вытеснению одних металлов другими из растворов их солей. Исследовал взаимодействие металлов с кислотами и продемонстрировал, что активные металлы вытесняют водород. Вклад Бекетова в развитие электрохимического ряда настолько велик, что сам ряд иногда называют его именем (вытеснительный ряд Бекетова). Однако, не все так радужно. Спустя время, появились экспериментальные данные, доказывающие, что теория Бекетова остается верной лишь в стандартных условиях (водные растворы, комнатная температура, отсутствие комплексообразователей). Однако при изменении параметров (концентрация, pH, наличие окислителей, неводные среды) наблюдаются исключения. Эти случаи не опровергают теорию полностью, но подчеркивают необходимость учета дополнительных факторов, таких как кинетика, термодинамика и специфические взаимодействия в растворах. И лишь в 1920 году Вальтером Нернстом было выведено знаменитое уравнение, позволяющее предсказывать поведение металлов в реальных условиях. Если до Нернста ряд металлов основывался лишь на экспериментальных данных, то теперь его исследования дали термодинамическое обоснование расположения металлов в ряду, связав электродные потенциалы с энергией Гиббса. Это помогло объяснить, почему одни металлы активнее других в реакциях окисления-восстановления. Итак, и наконец, почему водород? Это идея Нернста! Именно Нернст предложил принять стандартный водородных электрод в качестве электрода сравнения. Таким образом, стандартный водородный электрод — это условная "точка отсчёта" в электрохимии, как ноль на шкале термометра. Без такой точки отсчёта невозможно было бы сравнивать потенциалы разных металлов. Например, если потенциал цинка -0.76 В, это означает, что он на 0.76 В менее склонен к восстановлению, чем водород.
Больше интересного в Telegram: https://t.me/AvogadroLab