48. Количественная характеристика окислительно-восстановительных реакций

Количественной характеристикой окислительно-восстановительных процессов являются нормальные окислительно-восстановительные потенциалы окислителей и восстановителей (или стандартные потенциалы электродов).

Любую полуреакцию окисления и восстановления можно записать в стандартном виде:

Ох + nе --> R

где Ох — окисленная форма, R — восстановленная форма.

Каждая такая полуреакция характеризуется стандартным окислительно-восстановительным потенциалом Е° (размерность — вольт, В). Чем больше Е , тем сильнее Ох как окислитель и тем. слабее R как восстановитель, и наоборот. За точку отсчета потенциалов принята полуреакция

2Н+ + 2е ------>Н2,

для которой Е = 0. Для полуреакций

Men++2e------>Me0

E0 называется стандартным электродным потенциалом. По величине этого потенциала металлы принято располагать в ряд стандартных электродных потенциалов (ряд напряжений металлов):

Li, Rb, К, Ва, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов:

1. Чем левее расположен металл в ряду напряжений, тем сильнее его восстановительная способность и тем слабее окислительная способность его иона в растворе.

2. Металлы способны вытеснять из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений правее него.(кроме от Li до Mg)

3. Металлы, находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот.

49. Использование стандартных электродных потенциалов для сравнения ов свойств веществ и определения возможности осуществления овр.

Отсюда следует, что чем больше разность электродных потенциалов окислителя и восстановителя, тем больше константа равновесия окислительно-восстановительного процесса.

Таким образом, переходя на "язык" электродных потенциалов, следует сделать следующие выводы:

– окислительно-восстановительный процесс возможен, если ΔЕ > 0 (при этом ΔG < 0);

– окислительно-восстановительный процесс протекает тем глубже, то есть с большей константой равновесия, чем больше по своему значению разность ΔE;

– процесс невозможен при ΔЕ < 0 (ΔG > 0).

50. Зависимость электродного потенциала от концентрации

Е= Е° +(0,059/n)lg([Оx]a[H+]z/[Red]b).

Отсюда видно, что изменение концентрации ионов водорода в процессе химического взаимодействия вносит существенный вклад в изменение потенциала окислительно-восстановительной системы.

В тех случаях, когда в окислительной или восстановительной полуреакции ионы водорода не принимают непосредственного участия, они могут влиять на состояние ионов окисленной и восстановленной форм в растворе, тем самым изменяя потенциал.

Значение рН среды иногда определяет возможность осуществления окислительно-восстановительной реакции и использование ее в аналитической химии.

***Электродный потенциал изменяется при отклонении условий (температуры или концентрации) от стандартных. Его значение можно определить по уравнению Нернста:

где [ок] – произведение концентраций компонентов окисленной формы в соответствующих степенях; [вс] – произведение концентраций компонентов восстановленной формы также в соответствующих степенях.

Возможность же осуществления окислительно-восстановительного процесса определится неравенством φок > φвс, так как при этом ΔG < 0.