- •Лекция 8
- •Электрохимия
- •Электрохимическими называются процессы:
- •Большинство
- •План
- •8.1 ОВР – это реакции, протекающие с изме- нением степени окис- ления атомов,
- •Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, вычисленный исходя из допущения,
- •Степень окисления при- нимает любые значения: целые, дробные, положи- тельные, отрицательные:
- •Типы ОВР 1.Межмолекулярные ОВР –
- •2.Внутримолекулярные ОВР –
- •3. Реакции диспропорциони-
- •Схема межмолекулярной ОВР :
- •Например:
- •Если ОВР протекает в водном растворе, то характеристикой каждой сопряженной пары явля- ется
- •В справочниках приводятся
- •Чем меньше ОВП, тем сильнее восстанови- тель и слабее соп- ряженный с ним
- •Чем больше ОВП, тем сильнее окислитель и слабее сопряженный с ним восстановитель.
- •Зная ОВП, можно сравнивать силу окислителей и восстано- вителей:
- •Сила окислителей и восстановителей зависит от:
- •Влияние температуры и кон- центрации на ОВ свойства веществ описывается уравне- нием Нернста
- •где n – число отданных или принятых элект- ронов,
- •Немецкий физик и химик, профессор Берлинского универ- ситета, лауреат Нобе- левской премии 1920
- •Соответственно:
- •Пример:
- •Характеристикой ОВР является ее электродви- жущая сила (ЭДС), Е,В:
- •Например:
- •Рассчитав электродвижущую силу ОВ реакции, можно определить ее характер (само- или несамо-произвольный). Для
- •Большинство ОВР имеют обра- тимый характер, поэтому их важной характеристикой являет- ся константа
- •ln K nFERT 0
- •Большинство биохимичес- ких реакций являются окислительно-восстанови- тельными. Они играют важную роль в организме,
- •1)пластическую – синтез сложных органических моле- кул;
- •Энергоснабжение организма на 99% обеспечивается протеканием в нем ОВ процессов. Причем, 90% всей
- •Фармакологическое дейст- вие ряда лекарственных препаратов основано на их ОВ свойствах. Известно, что
- •Na2S2O3 – универсальное
- •8.2 Гальванический элемент (ГЭ) – это устройство для прев- ращения химической энергии в
- •ГЭ состоит из двух электродов (полуэлемен- тов). Простейший полу- элемент состоит из метал-
- •Более активный ме- талл называется ано- дом. На его поверхнос- ти протекает процесс
- •На менее активном металле, называемом катодом, протекает процесс восстановле- ния. При работе ГЭ
- •Медно-цинковый электрод Якоби-Даниеля
- •Медный и цинковый электроды соединены металлическим провод- ником, образующим
- •Растворы солей CuSO4 и ZnSO4 соединены между собой
- •Цинковый электрод является анодом; на нем протекает процесс окисления:
- •Медный электрод является катодом; на нем протекает процесс восстановления :
- •Схема медно-цинкового гальванического элемента
- •// обозначают границу раздела двух раство- ров, а так же диф- фузионный потенциал,
- •Возникновение электродных потенциалов
- •Суммируя уравнения ОВ полу- реакций, получаем уравнение суммарной токообразующей реак- ции:
- •Кроме ОВ и диффузионных потенциалов существуют мембран- ные потенциалы, возникновение которых обусловлено неравномер-
- •Ионный состав нервной клетки
- •Для каждого проникающего иона мембранный потенциал рассчитывается по уравнению Нернста:
- •Измерение био- потенциалов ле- жит в основе электрокардиогра- фии (ЭКГ) и электроэнцефало- графии,
- •КЛАССИФИКАЦИЯ ГЭ
- •Химические ГЭ состоят из
- •В топливных элементах
- •Топливный водородный
- •Одной из актуальных задач современного общества является поиск альтернативных источников энергии. Наиболее перспективным
- •Областями их использо- вания является автомо- бильный транспорт (до 70% потенциального рын- ка),
- •КЛАССИФИКАЦИЯ ГЭ ПО НАЗНАЧЕНИЮ
- •Открытие ГЭ принадлежит анатому из Болоньи Л. Гальвани (конец XVIII в.)
- •Итальянский врач, анатом и физиолог конца XVIII века; на явление, получив- шее название
- •8.3Потенциометрия
- •Потенциометрия
- •Типы электродов, применяемых в потенциометрии
- •Электроды 2-го рода – металл, покрытый слоем своего труднораствори- мого соединения и опущенный
- •Устройство и принцип действия хлорсеребряного электрода
- •Газовые электроды
- •Ионоселективные электроды (ИСЭ)
- •Стеклянный электрод с водородной функцией
- •Потенциометрическое определение рН растворов
- •Схема ГЭ для определения рН
- •Потенциометрическое
- •Интегральная кривая потенциометрического титрования
- •Дифференциальная кривая потенциометрического титрования
- •Потенциометрические методы анализа позволяют:
- •Благодарим
3. Реакции диспропорциони-
рования – атом одного хими- ческого элемента является и окислителем, и восстанови- телем:
t
3Cl2 + 6KOH → 5KCl +KClO3 +
3H2O
2Н2О2 → 2H2O + O2
Схема межмолекулярной ОВР :
Ок1 + Вос2 ↔ Ок2 + Вос1
Ок1 / Вос1 |
сопряженные |
пары |
|
Ок2 / Вос2 |
|
Например:
MnO2 + 4 HCl ↔ MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
Ок1 Вос2 Вос1 Ок2
Сопряженные пары: MnO2 / Mn2+
Сl2 / 2 Cl-
Если ОВР протекает в водном растворе, то характеристикой каждой сопряженной пары явля- ется ее окислительно- восстановительный потен- циал(ОВП), φок/вос,В
В справочниках приводятся
стандартные ОВП (φ0ок/вос).
Стандартные ОВП изменяются в диапазоне от – 3 до + 3 В.
φ0 (Li+ / Li) = – 3,045 В φ0 (F2 / 2F‾) = + 2,87 В
Чем меньше ОВП, тем сильнее восстанови- тель и слабее соп- ряженный с ним окис- литель.
Li – самый сильный восстановитель
Чем больше ОВП, тем сильнее окислитель и слабее сопряженный с ним восстановитель.
F2 – самый сильный окислитель
Зная ОВП, можно сравнивать силу окислителей и восстано- вителей:
φ0 |
(MnO4‾ / Mn2+) = 1,51 В |
|
Уменьше- |
|
|
||||
|
ние окисли- |
|||
|
|
|
|
|
φ0 |
(MnO ‾ / MnО ) = 0,60 В |
|
тельной |
|
|
4 |
2 |
|
активности |
|
|
|
|
|
φ0 |
(MnO4‾ / MnО42‾) = 0,56 В |
|
KMnO4 |
|
|
|
|||
Сила окислителей и восстановителей зависит от:
•их природы,
•концентрации,
•температуры,
•иногда от рН.
Влияние температуры и кон- центрации на ОВ свойства веществ описывается уравне- нием Нернста (1889):
φОк/Вос = φ0Oк/Вос + RT |
ln |
Ок |
|
|
|||
Вос |
|||
nF |
|
