Zadachnik irányba IAD
Könyve problémák Általános és Szervetlen Kémiai
2.3. Az az irány, vizes redox reakciók
Az elméleti rész
Folyni az előrefelé vagy hátrafelé vizes oldatban redox reakciók standard körülmények által meghatározott értékek standard potenciálok j ° fele reakció helyreállítása:
Az oxidált formában + n e - = redukált formában
Szabványos reakciókörülmények megfelelnek a állandóságát a termodinamikai rendszer hőmérséklete és nyomása. Bármilyen hőmérsékletet lehet venni, mint a standard. ha állandó folyamat során. A legtöbb esetben, a normál érték a hőmérséklet tekinthető 298,15 K.Standartnoe rendszer nyomás hiányában a gáz-halmazállapotú reaktánsok vagy termékek egyenlő 1. 10 5 Pa. Ha a rendszer reagens gázokat és (vagy) termékek egyes nyomást tartjuk egyenlő 1. 10 5 Pa. A vizes oldatot hozzáadjuk a követelmény minden standard koncentrációjával oxidált és redukált formája, mindegyikük egyenlőnek kell lennie 1 mól / l.
Tipikus potenciálok viszonyítva mérjük a standard hidrogén elektród (pH = 0, pH2 = 1. 10 5 Pa)
potenciális hagyományosan nullának.
Ha az érték a j ° egy adott redox pár, mint például a Zn 2+ / Zn. negatív
Zn 2+ + 2 e - = Zn; J ° = - 0763 a
ez azt jelenti, hogy a reakció
ahol a Zn 2+ - és az oxidálószer H 2 - redukálószer, azzal jellemezve, hogy a negatív érték a normál közötti potenciálkülönbség párokat:
A pozitív értékek a j °. Ilyen pár u 2+ / Cu
C u 2+ + 2 e - = Cu; J ° = + 0338 A
2, ahol a H + (aq) - oxidálószer és H 2 - redukálószer, azzal jellemezve, hogy a pozitív érték a potenciális különbség:
A szabványos Gibbs energiája reakciót az oxidációs-redukciós van társítva a különbség (j ° Oak - j ° Su) expressziós
N-, ahol az elektronok száma (mol) továbbított összhangban reakcióegyenletét redukálószert az oxidálószer; F - Faraday állandó.
A spontán előforduló oxidációs-redukciós reakcióval hajtottuk végre kritérium # 916; G ° 298 <<0 и, следовательно, ( j ° Ок - j ° Вс )>> 0. Az ilyen reakciók folytassa az előre irányban; fokú áramlás nagyobb, annál nagyobb a különbség (j ° Oak - j ° V). Például mindkét reakciók
spontán megy előre irányba, a nagyobb érték a különbség a második reakció azt jelenti, hogy van egy magasabb fokú. Egy fontos következtetés: oxidáló képessége nyilvánul, hogy nagyobb mértékben az anyag, amely mint egy oxidálószer, ugyanolyan körülmények között van egy magas értéke j °.
Például, a két anyag - permanganát-ion és mangán-oxid (IV):
erős oxidálószer, savas közegben az ion MnO 4 -. mert a fél-reakció visszaállítani magasabb értéke a standard potenciál (+ 1.531 V).
Csökkentésére kimenet fordított: a redukáló képessége egy anyag annál nagyobb, minél kisebb az értéke a standard potenciál fele reakciót. ahol az anyag redukált formája (termék).
Így két anyagot - és cink-jodidot ion:
Zn 2+ + 2 e - = Zn; J ° = - 0763 a
egy erős redukálószer a cink, amelyek fele-reakció kialakulását cink kationok (II) jellemzi alacsonyabb értéke a standard potenciál (- 0,763 V).
a # 916; G ° 298 >> 0, és ezért, (j ° Oak - j ° Szo) „0 a reakció nem válik az előre irányban, de lesz termodinamikailag lehetséges fordított reakciót. Például, a reakciót a (Mn 2+ - redukáiószer, I 2 - oxidálószer)
2 Mn 2+ + 8 H 2 O + 2 = 5 I 2 MnO 4 - + 16 + 10 H + I -
j ° Oak - j ° Su = + 0,535 - (1.531) = - 0,996 in
Előre nem szivárog, de ez jó a fordított reakció - a helyreállítása permanganát ionok segítségével a jodid-ionokat savas közegben:
2 MnO4 - + 16 H + + 10 I - = 2 Mn 2+ + 8 H2O + I2 5
j ° Oak - j ° Su = 1,531 + - (+ 0,535) = + 0,996 A
A gyakorlatban, úgy gondoljuk, hogy ha a különbség (j ° Oak - j ° Su) >> + 0.4V redox reakció teljessé (azaz, a magas hozam sorrendben 99,0 - 99,9% ). Ez azt jelenti, hogy a reagensek mutatnak erős oxidáló és redukáló tulajdonságai, ill. Gyakran előfordul, hogy lényegében a reakció teljessé, amikor egy nagy pozitív érték a különbség (j ° Oak - j ° Su) elegendő arra, hogy egy erős redukálószer, vagy egy erős oxidálószer.
Ha a különbség (j ° Oak - j ° Su) tartományba esik (- 0,4) ÷ t (+0,4) B, standard körülmények között, a reakció folytassa egy kis mértékben. A gyakorlati megvalósítása ilyen reakciók eltérnek a standard körülmények között használják, és a tömény oldatok oxidáló és redukáló szerekkel (ebben az esetben, hogy egy nagy feleslegben az oxidálószer vagy redukálószer, és ha lehetséges, az egyik a reagensek - mint szilárd vagy gáz). Ilyen esetekben, a potenciálja az oxidálószer növekszik, és a potenciális a redukálószer csökken, ami növekedéséhez vezet a értékek (j ° Oak - j ° V). Sőt, növelve a reakció fokát elősegíti fűtés a reakcióelegyhez.
Ha a különbség (j ° Oak - j ° Su) <( - 0,4 В), то протекание реакций в прямом направлении становится термодинамически невозможным в любых (стандартных, нестандартных условиях).
Gyakran szükség van, hogy az A értékét j ° redox elempár az ismert értékek j ° több másik pár, amelyek közül az egyik tartalmaz egy oxidált formában, és a másik - a redukált formáját az eredeti pár. Ehhez foglalta j értékének ° intermedierek pár, amikor az atomok számát a megmaradási és töltés. Például, hogy kiszámítja a j értékének ° fele reakciót
az ismert értékek j ° a következő fél-reakciók.
2 HBrO + 2 H + + 2e - = Br2 + 2 H2O; j °. = + 1.574 B
Br 2 + 2 e - = 2 Br -; J ° = + 1,087 B
Töltsük fel nevű rendszer Latimer diagram.
2 BrO3 - ¾ ® 2 HB rO ¾ ® Br 2 ¾ ® 2Br -
+ 1.495 B + 1,574 B 1,087 A
amelyből kiszámítjuk a kívánt j értékének ° párok:
12 j ° = 2 × 4 (1,495) + 2 (1,574) + 2 (1,087); J ° = 1440 A
Értékeit a standard potenciál a redox párok 298,15 K. használt problémáinak megoldásában is a függelékben található.