ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Окислительно-восстановительные реакции. Окислительно-восстановите льные реакции– реакции, которые идут с изменением степеней окисления элементов.
Окислительно-восстановите льные реакции – реакции, которые идут с изменением степеней окисления элементов. Окисление – процесс отдачи электронов. Восстановление – процесс присоединения электронов. Окислитель – атом, молекула или ион, который принимает электроны. Восстановитель – атом, молекула или ион, который отдает электроны. Окислители, принимая электроны, переходят в восстановленную форму: F2 [ок. ] + 2ē → 2F¯ [восст.]. Восстановители, отдавая электроны, переходят в окисленную форму: Na0 [восст. ] – 1ē → Na+ [ок.]. Равновесие между окисленной и восстановленной формами характеризуется с помощью уравнения Нернста для окислительно-восстановительного потенциала: где Е0 – стандартное значение окислительно-восстановительного потенциала; n – число переданных электронов; [восст. ] и [ок. ] – молярные концентрации соединения в восстановленной и окисленной формах соответственно. Величины стандартных электродных потенциалов Е0 приведены в таблицах и характеризуют окислительные и восстановительные свойства соединений: чем поло-жительнее величина Е0, тем сильнее окислительные свойства, и чем отрицательнее значение Е0, тем сильнее восстановительные свойства. Например, для F2 + 2ē ↔ 2F¯ Е0 = 2,87 вольт, а для Na+ + 1ē ↔ Na0 Е0 = -2,71 вольт (процесс всегда записывается для реакций восстановления). Окислительно-восстановительная реакция представляет собой совокупность двух полуреакций, окисления и восстановления, и характеризуется электродвижущей силой (э.д.с.) Δ Е0: Δ Е0 = Δ Е0ок – Δ Е0восст, где Е0ок и Δ Е0восст – стандартные потенциалы окислителя и восстановителя для данной реакции. Э.д.с. реакции Δ Е0 связана с изменением свободной энергии Гиббса ΔG и константой равновесия реакции К: ΔG = – nF Δ Е0 или Δ Е = (RT/nF) ln K. Э.д.с. реакции при нестандартных концентрациях Δ Е равна: Δ Е = Δ Е0 – (RT/nF) × Ig K или Δ Е = Δ Е0 – (0,059/ n)lg K. В случае равновесия ΔG = 0 и ΔЕ = 0, откуда Δ Е = (0,059/n)lg K и К = 10nΔE/0,059. Для самопроизвольного протекания реакции должны выполняться соотношения: ΔG < 0 или К >> 1, которым соответствует условие Δ Е0 > 0. Поэтому для определения возможности протекания данной окислительно-восстановительной реакции необходимо вычислить значение Δ Е0. Если Δ Е0 > 0, реакция идет. Если Δ Е0 < 0, реакция не идет.
Химические источники тока
Гальванические элементы – устройства, преобразующие энергию химической реакции в электрическую энергию. Гальванический элемент Даниэля состоит из цинкового и медного электродов, погруженных в растворы ZnSO4 и CuSO4 соответственно. Растворы электролитов сообщаются через пористую перегородку. При этом на цинковом электроде идет окисление: Zn → Zn2+ + 2ē, а на медном электроде – восстановление: Cu2+ + 2ē → Cu. В целом идет реакция: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu. Анод – электрод, на котором идет окисление. Катод – электрод, на котором идет восстановление. В гальванических элементах анод заряжен отрицательно, а катод – положительно. На схемах элементов металл и раствор отделены вертикальной чертой, а два раствора – двойной вертикальной чертой. Так, для реакции Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu схемой гальванического элемента является запись: (-)Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu(+). Электродвижущая сила (э.д.с.) реакции равна Δ Е0 = Е0ок – Е0восст = Е0 (Cu2+/Cu) – Е0 (Zn2+/Zn) = 0,34 – (-0,76) = 1,10 В. Из-за потерь напряжение, создаваемое элементом, будет несколько меньше, чем Δ Е0. Если концентрации растворов отличаются от стандартных, равных 1 моль/л, то Е0ок и Е0восст вычисляются по уравнению Нернста, а затем вычисляется э.д.с. соответствующего гальванического элемента. Сухой элемент состоит их цинкового корпуса, пасты NH4Cl с крахмалом или мукой, смеси MnO2 с графитом и графитового электрода. В ходе его работы идет реакция: Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 = [Zn(NH3)2]Cl + 2MnOOH. Схема элемента: (-)Zn | NH4Cl | MnO2, C(+). Э.д.с. элемента – 1,5 В. Аккумуляторы. Свинцовый аккумулятор представляет собой две свинцовые пластины, погруженные в 30%-ный раствор серной кислоты и покрытые слоем нерастворимого PbSO4. При заряде аккумулятора на электродах идут процессы: PbSO4(тв) + 2ē → Рb(тв) + SO42- PbSO4(тв) + 2H2O → РbO2(тв) + 4H+ + SO42- + 2ē При разряде аккумулятора на электродах идут процессы: РЬ(тв) + SO42- → PbSO4(тв) + 2ē РbO2(тв) + 4H+ + SO42- + 2ē → PbSO4(тв) + 2Н2O Суммарную реакцию можно записать в виде: Для работы аккумулятор нуждается в регулярной зарядке и контроле концентрации серной кислоты, которая может несколько уменьшаться при работе аккумулятора.
Растворы
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|