Контрольні запитання:

1. Будова комплексних сполук згідно теорії Вернера.

2. Правила номенклатури координаційних сполук

3. Дати назви комплексним речовинам, вказати внутрішню та зовнішню сфери та їх заряди, ліганди, координаційне число, комплексоутворювач та його ступінь окиснення: [Co(NH₃)₃(NO₂)₃], [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂, K₄[Fe(CN)₆], K₃[Fe(CN)₆], [Cr(H₂O)₆]Cl₃, [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂· H₂O, [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl · 2H₂O

4. Складіть рівняння дисоціації комплексних сполук: [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂, K₄[Fe(CN)₆], K₃[Fe(CN)₆], [Cr(H₂O)₆]Cl₃.

Література:

1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1979. – Гл. ХVІІІ, §§ 203-208, с. 582-606.

Розділ 4. Основи електрохімії. Тема 4.1. Електрохімічні процеси. Електродні потенціали і електрорушійна сила.

План

1. Електрохімія. Поняття про електроди.

2. Гальванічний елемент.*

3. Рівняння Нернста.**

1. Електрохімія – розділ хімії, що вивчає процеси, які відбуваються на межі поділу двох фаз, наприклад метал-розчин, за участю заряджених частинок (іонів та електронів).

В електрохімії електродом прийнято називати систему, що складається з речовини, яка проводить електричний струм, і розчину або розплаву електроліту, в який занурюється ця речовина. Найпростіший приклад електрода – метал, занурений у водний розчин солі цього металу, наприклад нікелева пластинка. занурена в розчин нікол (ІІ) хлориду.

В електрохімії використовуються так звані стандартні електроди. Робота цих електродів відбувається за стандартних умов: температурі 298К, тиску 101 325 Па і концентрації йонів у розчині 1 моль/л.

Якщо з усього ряду стандартних електродних потенціалів виділити тільки ті електродні процеси, які відповідають загальному рівнянню

Me^z+ + ze → Me

То дістанемо ряд напруг металів. У цей ряд завжди ставлять крім металів також водень, що дає змогу бачити, які метали здатні витісняти водень з водних розчинів кислот. Положення того чи іншого металу в ряді напруг характеризує його здатність до окислювально-відновних взаємодій у водних розчинах за стандартних умов.

Кожний електрод має певне значення електричного потенціалу. Абсолютне значення електричного потенціалу електрода визначити неможливо. Можливо лише порівняти потенціали різних електродів один за одним.

2. Для порівняння електричних потенціалів складають коло з двох електродів. один з яких – стандартний водневий. Для цього металічні частини сполучають провідником, а розчини електролітів, у які вони занурені, сполучають скляною трубкою, заповненою електролітом. Ця трубка з електролітом, що зветься сольовим містком, забезпечує йонну провідність між розчинами. Таким чином дістанемо замкнене електрохімічне коло або гальванічний елемент.

Пристрої, які застосовують для безпосереднього перетворення енергії хімічної реакції в електричну енергію, називають гальванічними елементами (хімічними джерелами електричної енергії).

Хімічні джерела електричної енергії, у яких відбуваються практично оборотні реакції, називають акумуляторами.

Ми вже знаємо, що при будь-якій ОВР відбувається перехід електронів від відновника до окисника. Так, якщо цинкову пластинку опустити в розчин сульфата купруму, то відбудеться реакція:

Zn + Cu²⁺ → Cu + Zn²⁺

Тут відновник – цинк – віддає електрони. Ця напівреакція виражається рівнянням:

Zn – 2e → Zn²⁺

Окисник – йон купруму – приймає електрони. Рівняння цієї напівреакції:

Cu²⁺ +2e → Cu

У цьому прикладі обидві напівреакції відбуваються у місці стикання цинку з розчином, так що електрони безпосередньо переходять від атомів цинку до йонів купруму. Проте цю реакцію можна здійснити так, щоб окислювальна і відновна напівреакції будуть просторово розділені, а електрони переходитимуть від відновника до окисника не безпосередньо, а по провіднику електричного струму – по зовнішньому колу. Цей напрямлений потік електронів і є електричний струм. При такому здійсненні ОВР її енергія перетвориться в електричну енергію, яку можна використати, вмикаючи у зовнішнє коло відповідні прилади.

У найпростішому випадку гальванічний елемент складається з двох металевих електродів, занурених у розчин електроліту.

Мідно-цинковий гальванічний елемент

Цей елемент складається з мідної пластинки, зануреної в розчин сульфату купруму(мідний електрод), і цинкової пластинки, зануреної в розчин сульфату цинку (цинковий електрод). Обидва розчини стикаються один з одним, але щоб вони не змішувалися, їх розділили перегородкою, виготовленою з пористого матеріалу.

Напрям руху йонів у розчині зумовлений електрохімічними процесами, що відбуваються біля електродів. Створюється електричне поле, у якому катіони в розчині рухаються від цинкового електрода до мідного, а аніони – у зворотному напрямі. В результаті рідина біля обох електродів лишається електронейтральною.

Електрод, на якому відбувається окиснення, називається анодом (цинковий), тобто з більш негативним потенціалом, а електрод, на якому відбувається відновлення, тобто з менш негативним потенціалом називається катодом (мідний).

А: Zn – 2e → Zn²⁺ окиснення

К: Cu²⁺ +2e → Cu відновлення

Основною характеристикою гальванічного елемента є його ЕРС – різниця електродних потенціалів у початковий момент роботи елемента (від більш позитивного електродного потенціалу віднімають більш негативний)

Е = φ_к- φ_а

Під час записування схем гальванічних елементів звичайно зліва записують електрод з більш негативним значенням потенціалу. а справа – з більш позитивний:

Zn│ Zn²⁺││Cu²⁺│Сu

3. Внаслідок вивчення потенціалів різних електродних процесів установлено, що їхні величини залежать від таких трьох факторів:

1. природи речовин

2. співвідношення між концентраціями цих речовин

3. температури системи

Рівняння Нернста:

, де

φ⁰ – стандартний електродний потенціал певного процесу;

R – газова стала;

T – абсолютна температура;

z – число електронів;

F – число Фарадея;

[Ox] і [Red] – добутки концентрацій речовин, що беруть участь у процесі в окисленій (Ox) і відновленій (Red) формах.