Стандартные электродные потенциалы металлов

Он позволяет сделать ряд выводов относительно химических свойств элементов:

1. каждый элемент способен восстанавливать из растворов солей все ионы, имеющие большее значение стандартных электродных потенциалов.

2. величина стандартного электродного потенциала характеризует одновременно восстановительную способность атома и окислительную способность его ионов

3. Чем меньше величина стандартного электродного потенциала тем больше восстановительная способность атома и наоборот, тем меньше окислительная способность его иона

4. водород из разбавленных кислот может быть вытеснен только атомами, стандартные электродные потенциалы которых имеют знак минус.

Рис. 26. Ряд стандартных электродных потенциалов

Самостоятельно протекают ОВР, в которых восстановитель имеет более отрицательный электродный потенциал, чем окислитель.

Знак и величина потенциала зависят от положения равновесия между металлом и раствором, природы металла, концентрации его ионов в растворе и температуры.

Чем большей химической активностью обладает вещество, тем легче оно растворяется, тем в большей степени равновесие смещено вправо – тем отрицательнее потенциал.

Переход ионов вещества в раствор происходит тем интенсивнее, чем меньше концентрация катионов в растворе. Наоборот, с увеличением концентрации раствора равновесие смещается влево, и потенциал становится более положительным.

С повышением температуры потенциал становится более положительным, равновесие смещается влево. Ионы переходят в раствор – гидратация, а она процесс экзотермический (принцип Ле Шателье).

Зависимость электродного потенциала от концентрации веществ, участвующих в ОВР, и от температуры выражается уравнением Нернста:

→

(60)

Окислителем всегда является полуэлемент с более высоким значением электродного потенциала, чем больше электродный потенциал, тем более сильным окислителем является окисленная форма, чем меньше электродный потенциал в данной системе, тем более сильным восстановителем является восстановленная форма.

ОВР самопроизвольно протекает в сторону окислителя с меньшим значением стандартного электродного потенциала. Стандартный электродный потенциал является мерой окислительно-восстановительной способности в реакциях только в водных растворах.

3. ЭДС ОВР.

Электродвижущая сила – разность электродных потенциалов окислителя и восстановителя. Это максимально возможная для данной системы разность потенциалов. Чем больше величина ЭДС, тем интенсивнее протекает ОВР.

(61)

ОВР протекает тогда, когда ЭДС>0. Направленность ОВ процесса определяется знаком ЭДС. Отрицательное значение ЭДС свидетельствует о том, что процесс слева направо протекать не может, реакция возможна только в обратном направлении.

Стандартная ЭДС ОВР связана со стандартной энергией Гиббса, соотношением: , (62)

где z – число электронов, принимающих участие в реакции, F – постоянная Фарадея.

Стандартная энергия Гиббса связана с константой равновесия уравнением: = -

Из этого соотношения по экспериментально определенному значению стандартной ЭДС можно вычислить константу равновесия соответствующей окислительно-восстановительной реакции:

(63)

где Т=298 К, R=8,31 Дж/моль·К, F=96500 Кл/моль.

ОВР широко применяются в промышленности при производстве серной и азотной кислот, получении сажи, восстановлении металлов из руд, сжигании топлива. Коррозия металлов тоже ОВР, причиняющая огромные убытки. ОВР играют большую роль в биохимических процессах: дыхании, обмене веществ, нервной деятельности человека и животных.

Контрольные вопросы и задания

1. Электронная теория ОВР Писаржевского Л.В.

2. Степени окисления и правила их расчета.

3. Окислительно-восстановительная двойственность.

4. Механизм возникновения электродного потенциала

5. Стандартный электродный потенциал. Формула Нернста.

6. Гальванический элемент. Направленность окислительно-восстановительных процессов.

7. Составление уравнений ОВР методом полуреакций.

8. Влияние среды на ОВР.

9. Значение ОВР в биологических процессах.