[Править] Примеры [править] Окислительно-восстановительная реакция между водородом и фтором
Разделяется на две полуреакции:
1) Окисление:
2) Восстановление:
[Править] Окисление, восстановление
В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов — окисление. При окислении степень окисления повышается:
Процесс присоединения электронов — восстановление. При восстановлении степень окисления понижается:
Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны — восстановителями.
[Править] Мнемонические правила
Для запоминания процессов окисления-восстановления, а также свойств окислителей и восстановителей существует несколько мнемонических правил:
-
Отдать — Окислиться, Взять — Восстановиться (слова начинаются с одинаковых букв).
-
При отдавании кем-либо чего-либо полезного — кислое, опущенное выражение лица, при получении — воспрявшее, восстановленное.
-
Окислитель — грабитель (в процессе окислительно-восстановительной реакции окислитель присоединяет электроны).
8. Электрохимические процессы
8.1. Гальванический элемент
8.1.1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРОДНОМ ПОТЕНЦИАЛЕ
8.1.2. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ (ГЭ) ДАНИЭЛЯ-ЯКОБИ
8.1.3. НАПРЯЖЕНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА
8.1.4. ВОДОРОДНАЯ ШКАЛА ПОТЕНЦИАЛОВ
8.1.5. ПОТЕНЦИАЛЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДОВ
8.1.6. ПОТЕНЦИАЛЫ ГАЗОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ
8.1.7.ПОЛЯРИЗАЦИЯ В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
8.2 Коррозия металлов
8.2.1.ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ
8.2.2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ
8.2.3 ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
8.3. Электролиз
8.3.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
8.3.2. ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
8.3.3. ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
8.3.4 ЭЛЕКТРОЛИЗ С РАСТВОРИМЫМИ АНОДАМИ
8.3.5. ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
8.3.6. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Процессы взаимного превращения химической и электрохимической форм энергии называют электрохимическими.
Электрохимические процессы можно разделить на две основные группы:
-
процессы превращения химической энергии в электрическую (в гальванических элементах, при электрохимической коррозии, в электрохимическом аккумуляторе: цикл - разряд);
-
процессы превращения электрической энергии в химическую (при электролизе, в электрохимическом аккумуляторе: цикл - заряд).
8.1. Гальванический элемент
8.1.1. Понятие об электродном потенциале
Рассмотрим процессы, протекающие при погружении металла в раствор собственных ионов. Металлы имеют кристаллическое строение. В узлах решеток расположены ион-атомы, находящиеся в равновесии со свободными электронами:
При погружении металла в раствор начинается сложное взаимодействие металла с компонентами раствора. Наиболее важной реакцией является взаимодействие поверхностных ион-атомов металла, находящихся в узлах решетки, с полярными молекулами растворителя (воды), ориентированными у поверхности электрода. В результате указанного процесса происходит окисление металла, и его сольватированные (гидратированные) ионы переходят в раствор, оставляя в металле электроны, заряд которых не скомпенсирован положительно заряженными ионами в металле:
Металл с поверхности становится заряженным отрицательно, а раствор - положительно. Положительно заряженные ионы из раствора притягиваются к отрицательно заряженной поверхности металла. На границе металл - раствор возникает двойной электрический слой (рис.8.1).
Рис.8. 1. Двойной электрический слой на границе раздела металл - раствор.
Между металлом и раствором возникает разность потенциалов, которая называется электродным потенциалом (ЭП) или потенциалом электрода и обозначается . По мере перехода ионов в раствор растет отрицательный заряд поверхности металла и положительный заряд раствора, что препятствует дальнейшему окислению металла. Наряду с этой реакцией протекает обратная реакция - восстановление ионов металла до атомов.
С увеличением скачка потенциала между электродом и раствором скорость прямой реакции падает, а обратной реакции растет. При некотором значении электродного потенциала ( ) скорость прямого процесса будет равна скорости обратного процесса. При этом устанавливается равновесие:
Для упрощения гидратационную воду обычно в уравнение реакции не включают и его записывают в виде:
Равновесие имеет динамический характер, т.е. процессы при равновесии идут с одинаковой скоростью в прямом и обратном направлениях. Потенциал, устанавливающийся в условиях равновесия электродной реакции, называется равновесным электродным потенциалом. Абсолютные значения ЭП экспериментально определить невозможно. Однако можно определить их разность. Для характеристики электродных процессов пользуются относительными значениями ЭП. Для этого находят разность потенциалов измеряемого электрода и электрода, который принят за эталон.