6.2. Направление протекания окислительно-восстановительных реакций

При работе гальванического элемента в качестве окислителя выступает электрохимическая система с более высоким значением электродного потенциала, а в качестве восстановителя – с более низким.

Таким образом, сопоставляя электродные потенциалы соответствующих систем, можно определить направление, в котором будет протекать окислительно-восстановительная реакция:

чем больше значение стандартного электродного потенциала (стандартного окислительно-восстановительного потенциала) данного атома или иона, тем больше его окислительные свойства, а чем меньше алгебраическая величина стандартного окислительно-восста- новительного потенциала данного атома или иона, тем больше его восстановительные свойства.

Для определения направления окислительно-восстановительной реакции необходимо найти ЭДС гальванического элемента, образованного из данного окислителя и восстановителя:

ΔЕ = Е ок. – Е восст.

Если ΔЕ > 0, то данная реакция возможна, если ΔЕ < 0, то реакция протекает в обратном направлении.

При одинаковых или очень близких значениях электродных потенциалов двух систем реакция между ними не имеет преимущественного направления, то есть обе системы находятся в состоянии подвижного равновесия.

Стандартное значение ЭДС Е0 гальванического элемента связано со значением стандартной энергией Гиббса ΔG0 протекающей реакции соотношением:

nF Е0 = – ΔG0 ,

где n – число электронов, принимающих участие в реакции; F – число Фарадея.

Кроме того, значение стандартной энергии Гиббса связано с константой равновесия реакции К уравнением:

ΔG0 = – 2,3 R T lg K .

Из двух последних уравнений следует: n F Е0 = 2,3 R T lg K .

Пользуясь этим соотношением, можно по экспериментально определенному значению стандартной ЭДС вычислить константу равновесия соответствующей окислительно-восстановительной реакции.

При Т = 298 К, F ≈ 96500 Кл/моль, R = 8,314 Дж/ (моль • К): lg K = n Е0 / 0,059

79