Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Электродные потенциалы. Направление ОВР




В каждой окислительно-восстановительной реакции, в том числе в реакции

Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu

Участвуют две окислительно-восстановительные пары - восстановитель (Zn) и его окисленная форма (Zn2+); окислитель (Cu2+) и его восстановленная форма (Cu).

Мерой окислительно-восстановительной способности данной пары является окислительно-восстановительный или электродный потенциал, который обозначают EOx/Red, где Ох – окисленная форма, Red – восстановленная форма (например, EZn2+/Zn, ECu2+/Cu). Измерить абсолютное значение потенциала невозможно, поэтому измерения осуществляют относительно эталона, например, стандартного водородного электрода.

Стандартный водородный электрод состоит из платиновой пластинки, покрытой тонким порошком платины, погружённой в раствор серной кислоты с концентрацией ионов водорода, равной 1 моль/л. Электрод омывают током газообразного водорода под давлением 1.013·105 Па при температуре 298 К. На поверхности платины протекает обратимая реакция, которую можно представить в виде:

+ + 2ē = Н2

Потенциал такого электрода принимают за нуль:
Е0+2 = 0 В (размерность потенциала – вольт).

Стандартные потенциалы измерены или рассчитаны для большого числа окислительно-восстановительных пар (полуреакций) и приведены в таблицах. Например,
E0Zn2+/Zn = -0.76 В, E0Cu2+/Cu = 0.34 В. Чем больше значение EOx/Red, тем более сильным окислителем является окислительная форма (Ох) данной пары. Чем меньше значение потенциала – тем более сильным восстановителем является восстановленная форма (Red) окислительно-восстановительной пары.

Ряд металлов расположенных в порядке увеличения их стандартных электродных потенциалов, называют электрохимическим рядом напряжений металлов (рядом активности металлов):

 


Начинается ряд наиболее активными металлами (щелочными), а завершается «благородными», т.е. трудноокисляемыми металлами. Чем левее расположены в ряду металлы, тем более сильными восстановительными свойствами они обладают, они могут вытеснять из растворов солей металлы, стоящие правее. Металлы, расположенные до водорода, вытесняют его из растворов кислот (кроме HNO3 и H2SO4 конц ).

В тех случаях, когда система находится в нестандартных условиях, значение электродного потенциала можно рассчитать по уравнению Нернста:

 

EOx/Red = E0Ox/Red + 2.3·R·T · lg [Ox]A , (37)
n·F [Red]B

 

где, EOx/Red – потенциал системы при нестандартных условиях, В;

E0Ox/Red – потенциал системы при стандартных условиях, В;

R – универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/моль·К);

Т – температура, К;

n – число электронов, участвующих в процессе;

F – число Фарадея (96500 К/Моль);

[Ox]A, [Red]B – произведение концентраций (моль/л) окисленной и восстановленной форм участников процесса, возведенных в степень стехиометрических коэффициентов.

Концентрации твердых веществ и воды принимают за единицу.

При температуре 298 К, после подстановки численных значений R и F, уравнение Нернста принимает вид:

EOx/Red = E0Ox/Red + 0.059 · lg [Ox]A , (38)
n [Red]B

Так для полуреакции

MnO4- + 8H+ + 5ē→Mn2+ + 4H2O

Уравнение Нернста

E MnO4-/Mn2+ = E0MnO4-/Mn2+ + 0.059 · lg [MnO4-]·[H+]8
  [Mn2+]

Используя значения электродных потенциалов, можно определить направление самопроизвольного протекания окислительно-восстановительной реакции. В ходе ОВР электроны всегда перемещаются от пары, содержащей восстановитель, к паре, содержащей окислитель. Обозначим EOx – электродный потенциал пары, содержащей окислитель; ERed - электродный потенциал пары, содержащей восстановитель.

Если EOx > ERed - самопроизвольно может идти прямая реакция; если EOx < ERed – прямая реакция невозможна, но возможна обратная реакция.

Для рассмотренной ранее реакции

E0Ox = E0Cu2+/Cu = 0.34 B, E0Red = E0Zn2+/Zn = -0.76 B, EOx > ERed, то есть реакция в стандартных условиях возможна.

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных