Дәрістер. Талдаудың жағдайлары мен бағытын анықтау мақсатымен тотығу-тотықсызданушы процесстрді талдау

Редокс жұп компоненттері мольдік үлестерінің потенциалға тәуелділігінің қисығы түрінде редокс тепе-теңдіктің графикалық нұсқасын береміз.

Нернст теңдеуін жазамыз:

(7)

Бұдан ; (8)

С = C_Ox + C_Red екеніне көңіл бөлеміз

Бұдан:

C_Red = C - C_Ox (9)

(9) теңдеуін (8) теңдеуіне қоямыз:

,

Мұнда q – тотыққан форманың мольдік үлесі.

Бұл теңдеуді түрлендіреміз:

C_Ox = Cq - C_Oxq, C_Ox (1+q) = Cq

Алым мен бөлімді q-ға бөлеміз:

(10)

(8) теңдеуден шығатыны:

(11)

q мәнін (10) теңдеуге қоямыз:

(12)

Редокс жұптың тотықсызданған формасы үшін де ұқсас жазуға болады:

Онда тотықсызданған форманың мольдік үлесі:

(13)

Екі мольдік үлестің қосындысы бірге тең: X_Ox + X_Red = 1

Е = Е⁰ болғанда X_Ox = X_Red = 0,5;

Е > Е⁰ болғанда X_Ox > X_Red;

Е < Е⁰ болғанда X_Red > X_Ox.

Редокс жұптың компоненттерінің мольдік үлесінің потенциалға тәуелділік графигін келесі тотығу-тотықсыздану реакциясы үшін есептейміз және тұрғызамыз:

5Fe­­_­­­­­­²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ Û 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

Fe²⁺ -e → Fe³⁺

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

Бірінші редокс жұптың тотықтырғышы мен тотықсыздандырғышы үшін 0,6-дан 1,0 В дейін, екінші редокс жұп үшін - 1,0-ден 1,8 В дейін потенциал аймақтарында есептеулер жүргізілген. MnO₄^-/Mn²⁺ редокс жұбы үшін есептеулер рН = 2 болғанда жүргізіледі.

E0I E, B E0I Xox, red Mn2+ Fe3+ Fe2+ MnO4-

27-сурет. Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың мольдік үлесінің ерітінді потенциалына тәуелділігі

Алынған қисықтарды талдау - X_Ox = X_Red = 0,5 теңдігінде бірінші редокс жұп Fe³⁺/Fe²⁺ үшін потенциал осы жұптың стандартты потенциалына 0,77 В тең, екінші MnO₄^-/Mn²⁺ редокс жұбы үшін - потенциал формальды потенциал + 1,32 В тең.

,

мұнда Е⁰¹ - формальды потенциал

рН = 2 болғанда

Неғұрлым рН төмен болса, соғұрлым MnO₄^-/Mn²⁺ жұбының формальды потенциалы жоғары, екі редокс жұптың тотығу-тотықсыздану потенциалдарының айырмашылығы жоғары.