10. Окислительно-восстановительные реакции.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, протекающие с изменением степени окисления ионов в молекулах реагирующих веществ.

Степень окисления (СО) – условный электрический заряд, вычисленный исходя из предположения, что соединение состоит из ионов.

Окислитель – элемент, который принимает электроны. Процесс – окисление.

Восстановитель – элемент, который отдает электроны. Процесс – восстановление.

Правила определения СО:

1. Суммарный заряд молекулы равен нулю.

2. СО катиона водорода равен +1.

3. СО элементов 2-ой группы главной подгруппы равен +2.

4. СО аниона кислорода равен -2.

Типы ОВР:

1. Межмолекулярные – атомы окислителя и восстановителя принадлежат разным веществам.

2. Внутримолекурные – атомы окислителя и восстановителя принадлежат одному веществу.

3. Диспропорциональные – атом в промежуточной СО и выполняет функции и окислителя и восстановителя.

4. Коммутационные – атом в разных СО и в результате реакции СО выравнивается.

11. Гальванический элемент.

Гальванический элемент – устройство, которое преобразует энергию химической реакции в электрическую.

Электрод – металл, погруженный в раствор своей соли.

Проводник 1-го рода – проводит электрон.

Проводник 2-го рода – проводит ионы.

Анод – металл, который легче отдает свои электроны. В ряду напряженностей Бикетова, чем левее металл, тем легче он отдает свои электроны, т.е. является более активным.

Гальванический элемент работает, пока анод не растворится или металл (входит в состав растворенной соли и катода) из раствора не перейдет на катод.

ЭДС=φ_К-φ_А, φ – электродный потенциал.

- уравнение Нернста,

где R=8,31 ДЖ/мольК, F=96500 Кл, T=273 K, n – число электронов.

.

Аккумуляторы – накапливают электрическую энергию при заряде и отдают при разряде.

12. Электролиз.

Электролиз – процесс, при котором электрическая энергия преобразуется в химическую энергию (энергию ОВР).

Катодное восстановление:

1. Если металл в ряду напряженности расположен до алюминия (включительно), то на катоде выделяется водород из воды.

2. Если металл в ряду напряженности расположен от алюминия до водорода, то на катоде происходят две конкурирующие реакции: выделение водорода из воды и восстановление металла.

3. Если металл в ряду напряженности расположен после водорода, то на катоде восстанавливается металл.

На катоде протекает тот процесс, который имеет наибольшее значение потенциала.

Анодное окисление:

1. Если кислотный остаток содержит атом кислорода, то на аноде выделяется кислород из воды.

2. Если кислотный остаток на содержит атомов кислорода, то на аноде окисляются сами ионы.

- закон Фарадея.

13. Коррозия металлов.

Коррозия – разрушение металлов под действием окружающей среды.

По механизму протекания коррозийный процесс выделяют:

1. Химическая коррозия – окисление в средах не проводящих электрический ток (сухие газы, жидкие неэлектролиты).

2. Электрохимическая коррозия – разрушение металла в электролитах (влажный воздух, растворы кислот и щелочей).

Процесс коррозии металлов заключает в том, что металлом вытесняются ионы водорода из воды.

Защита от коррозии: 1. Защитное покрытие (металлическое и неметаллическое), 2. Изготовление стойких противокоррозионных сплавов, 3. Электрохимические методы (метод протектора), 4. Добавление в коррозионную среду ингибиторов.