* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

597 ПОТЕНЦИАЛ 598 ние, в к - р о м д о л ж е н с о в е р ш а т ь с я ее п е р е х о д ; так н а п р . тяжелое тело может освобождать э н е р г и ю л и ш ь в том с л у ч а е , е с л и оно п а д а е т , переходит н а более н и з к и й у р о в е н ь . Эту в е л и ­ чину, в ы р а ж а ю щ у ю уровень энергии (высота п о д н я т и я т я ж е л о г о т е л а , д а в л е н и е с ж а т о г о га­ за, температура), обозначают к а к фактор ин­ т е н с и в н о с т и в , о т л и ч и е от в т о р о й в е л и ч и н ы , необходимой д л я х а р а к т е р и с т и к и общего к о л и ­ чества э н е р г и и , — ф а к т о р а е м к о с т и . В о б л а с т и электричества фактором интенсивности служит электрический П., выражающий работу, к-рую н у ж н о произвести, чтобы перенести э л е к т р и ­ ческий з а р я д , р а в н ы й единице, из д а н н о й т о ч к и электрического п о л я н а бесконечно большое расстояние. В е л и ч и н а э л е к т р и ч е с к о г о з а р я д а р а в н я е т с я п р о и з в е д е н и ю емкости з а р я ж е н н о г о тела н а его П . , но п е р е х о д э л е к т р и ч е с т в а с од­ ного т е л а н а д р у г о е в с е ц е л о о п р е д е л я е т с я су­ щ е с т в у ю щ е й м е ж д у н и м и р а з н о с т ь ю П . В со­ с т о я н и и р а в н о в е с и я э л е к т р и ч е с т в о в о в с е х точ­ к а х п р о в о д н и к а имеет о д и н а к о в ы й П . Р а з н о с т ь п о т е н ц и а л о в на г р а н и ­ ц е ф а з . Носителями электрического заряда являются ионы или, в металлическом провод­ н и к е , свободные э л е к т р о н ы , а в с я к а я р а з н о с т ь П. д о л ж н а обязательно сопровождаться и х не­ равномерным распределением. В однородной среде в с я к а я н е р а в н о м е р н о с т ь в р а с п р е д е л е н и и ионов быстро с г л а ж и в а е т с я и в ы р а в н и в а е т с я путем д и ф ф у з и и . Т о л ь к о н а г р а н и ц е д в у х р а з ­ л и ч н ы х с о п р и к а с а ю щ и х с я ф а з в о з н и к а е т стой­ кая разность П. Разность П . на пограничных поверхностях может иметь весьма различное п р о и с х о ж д е н и е . Г л а в н е й ш и е ее т и п ы с л е д у ю щ и е . Э л е к т р о д н ы е П . Если в раствор погружен м е т а л л , то н а г р а н и ц е м е ж д у н и м и в о з н и к а е т р а з ­ ность П . ; т е о р и ю этого я в л е н и я р а з в и л Н е р н с т (Nernst). М е т а л л ы о т л и ч а ю т с я т о й о с о б е н н о с т ь ю , что и х а т о м ы р а с т в о р я ю т с я т о л ь к о в виде п о л о ­ жительно заряженных ионов. Переходя в рас­ твор , о н и о с т а в л я ю т п о э т о м у н а э л е к т р о д е о т р и ­ ц а т е л ь н ы й з а р я д , р а в н ы й п о в е л и ч и н е сумме унесенных ими положительных зарядов. Конеч­ но этот э л е к т р и ч . з а р я д , п р и т я г и в а я у х о д я щ и е в раствор металлические ионы, препятствует их д а л ь н е й ш е м у р а с т в о р е н и ю в а н а л и т и ч е с к и уловимых количествах. Только величина при­ обретаемого э л е к т р о д о м о т р и ц а т е л ь н о г о э л е к ­ трического П . я в л я е т с я п о э т о м у п о к а з а т е л е м степени р а с т в о р и м о с т и д а н н о г о м е т а л л а : чем он выше, тем э т а р а с т в о р и м о с т ь з н а ч и т е л ь н е е . Нернст д а л ей н а з в а н и е « э л е к т р о л и т и ч е с к о й у п ­ ругости р а с т в о р е н и я » м е т а л л а . О н а имеет н а и ­ меньшую в е л и ч и н у у б л а г о р о д н ы х м е т а л л о в и быстро в о з р а с т а е т в р я д у В о л ь т а ( V o l t a ) : п л а т и ­ на, с е р е б р о , р т у т ь , м е д ь , с в и н е ц , н и к е л ь , ц и н к , марганец. П р и п о г р у ж е н и и в раствор д в у х р а з ­ личных м е т а л л и ч е с к и х э л е к т р о д о в , н а п р . меди и ц и н к а в р а с т в о р к и с л о т ы , более р а с т в о р и м ы й (стоящий д а л ь ш е в п р и в е д е н н о м р я д у ) м е т а л л принимает более в ы с о к и й о т р и ц а т е л ь н ы й П . Если с о е д и н и т ь медь и ц и н к м е т а л л и ч е с к и м проводником, э л е к т р и ч е с к и й т о к потечет в п о ­ следнем от меди к ц и н к у , с г л а ж и в а я р а з н о с т ь П. Последняя о д н а к о т о т ч а с ж е в о с с т а н о в и т с я , т. к. с ц и н к о в о г о э л е к т р о д а новое к о л и ч е с т в о ионов, н е у д е р ж и в а е м ы х б о л ь ш е э л е к т р о с т а т и ­ ческим п р и т я ж е н и е м , п е р е й д е т в р а с т в о р . В ы ­ тесняемые и м и в о д о р о д н ы е и о н ы к - т ы в ы д е л я ю т ­ ся на медном э л е к т р о д е , о т д а в а я ему свой з а ­ ряд и д а в а я н а ч а л о г а л ь в а н и ч е с к о м у т о к у . В т а ­ ком п р о с т е й ш е м г а л ь в а н и ч е с к о м элементе в с л е д ­ ствие и з м е н е н и я х и м . с о с т а в а р а с т в о р а у э л е к ­ тродов (поляризация) ток имеет непостоянную силу, и количественные зависимости крайне у с л о ж н я ю т с я . Особенный и н т е р е с п р е д с т а в л я ­ ют р а з н о с т и П . , п о л у ч а е м ы е п р и п о г р у ж е н и и одного и т о г о ж е м е т а л л а в д в а р а з л и ч н ы х р а с ­ твора. Е с л и раствор содержит у ж е в виде к а ­ к о г о - л и б о э л е к т р о л и т а свободные и о н ы д а н н о ­ го м е т а л л а , то с т р е м л е н и е его п е р е х о д и т ь в р а с ­ т в о р (а с л е д о в а т е л ь н о и п р и о б р е т а е м ы й и м о т ­ р и ц а т е л ь н ы й П . ) будет о с л а б л я т ь с я тем з н а ч и ­ т е л ь н е е , чем в ы ш е к о н ц е н т р а ц и я э т и х и о н о в . П р и определенной, достаточно высокой к о н ­ ц е н т р а ц и и м е т а л л и ч е с к и х и о н о в и х осмотиче­ ское д а в л е н и е п о л н о с т ь ю у р а в н о в е ш и в а е т э л е к ­ тролитическую упругость растворения металла; п р и еще б о л ь ш е й к о н ц е н т р а ц и и и о н ы о с а ж д а ю т ­ с я н а м е т а л л и ч е с к о м э л е к т р о д е , с о о б щ а я ему положительный П . Если С—упругость раство­ р е н и я д а н н о г о м е т а л л а , с — к о н ц е н т р а ц и я его и о н о в в р а с т в о р е , то э л е к т р о д н ы й П . р а в е н : п = ДТ1п С , с & где R—газовая к о н с т а н т а , Т—абсолютная тем­ п е р а т у р а и In—-знак н а т у р а л ь н о г о л о г а р и ф м а . Описываемая зависимость позволяет построить особую форму гальванической -цепи—концен­ т р а ц и о н н у ю ц е п ь . О н а состоит и з д в у х о д и н а ­ ковых металлических электродов, погружен­ ных в два соприкасающиеся раствора, содер­ ж а щ и х в р а з н о й к о н ц е н т р а ц и и с о л ь того ж е м е т а л л а . Е с л и соединить оба металлические э л е к т р о д а , т о к в о в н е ш н е й ц е п и потечет от э л е к ­ т р о д а с более в ы с о к о й к о н ц е н т р а ц и е й м е т а л л и ­ ч е с к и х и о н о в к э л е к т р о д у , п о г р у ж е н н о м у в бо­ лее разбавленный раствор (к-рый я в л я е т с я бо­ лее электроотрицательным). Вследствие такого выравнивания существовавшей на каждом элек­ троде р а з н о с т и П . и о н н о е р а в н о в е с и е н а н и х н а р у ш и т с я . В более р а з б а в л е н н о м р а с т в о р е м е ­ т а л л и ч е с к и е и о н ы , не у д е р ж и в а е м ы е б о л ь ш е притяжением электрода, будут переходить в р а с т в о р , меисду т е м к а к в более к о н ц е н т р и р о ­ ванном растворе повышение отрицательного П . вызывает осаждение равного количества ионов на э л е к т р о д е . Г а л ь в а н и ч е с к и й т о к в подобной ц е п и будет т е ч ь до п о л н о г о в ы р а в н и в а н и я к о н ­ центраций у обоих электродов. Поэтому р а з ­ ность П . между электродами концентрационной ц е п и в ы р а ж а е т с я т о й ж е ф о р м у л о й , что и о с м о ­ т и ч е с к а я р а б о т а (см. Осмотическое давление), н е ­ обходимая д л я создания подобной разности кон­ ц е н т р а ц и й . Е с л и с и с — к о н ц е н т р а ц и я в обо­ и х р а с т в о р а х , то р а з н о с т ь П . , к а к у с т а н о в и л Нернст, равна 7i=RT °±(1) х 2 П о л ь з у я с ь этой ф о р м у л о й , м о ж н о п у т е м изме­ рения электродной разности П . определить кон­ ц е н т р а ц и ю м е т а л л и ч е с к и х и о н о в в одном и з р а с ­ т в о р о в , если о н а и з в е с т н а в д р у г о м . Н а этом основано электрометрическое измерение ион­ н ы х к о н ц е н т р а ц и й , к - р о е н а ш л о себе особенно широкое применение для определения концен­ т р а ц и и в о д о р о д н ы х и о н о в (см. Газовая цепь). Me ж ф а з о в ы е п о т е н ц и а л ы . Значи­ тельные разности П . могут возникать т а к ж е и на неметаллических поверхностях. Примером такой поверхности может служить граница во­ ды и какой-либо несмешивающейся с ней ж и д ­ к о с т и , у с л о в н о н а з ы в а е м о й «маслом». Р а с п р е д е ­ ление растворенных веществ между двумя ж и д ­ костями определяется характерным для к а ж ­ дого в е щ е с т в а к о е ф . р а с п р е д е л е н и я . В с л у ч а е сильно диссоциированного электролита, пред-