Окислительно-восстановительный потенциал

Реакции окисления-восстановления

Задачи для самостоятельного решения.

1. Поясните строение комплексных соединений на примере: K₄[Fe(CN)₆], Na₃[Co(NO₂)₆], Na₃[FeF₆].

2. Напишите уравнения диссоциации комплексных соединений:[Ag(NH₃)₂]Cl, [Cu(NH₃)₄](OH)_2.

3. Сравните устойчивость аквакомплексов, пользуясь справочной литературой:[Al(H₂O)₆]Cl₃, [Co(H₂O)₆]Cl_3.

4. Вычислите равновесные концентрации ионов комплексообразователя и лиганда в 1М растворе К[Ag(СN)₂].

Ответ: [6,3∙10^-8];[1,26∙10 ^-7].

1. Вычислите равновесные концентрации ионов комплексообразователя и лиганда в 0,1М растворе К₂[PbI₄].

Ответ:[2,1∙10^-3]; [8,3∙10 ^-3].

1. Вычислите концентрацию ионов ртути в 0,1 М растворе К₂[HgCl₄].
2. Выпадет ли осадок иодида серебра при смешивании равных объемов 0,1 М раствора иодида калия и 0,1М раствора К[Ag(СN)₂]? Ответ подтвердите расчетом.

Реакции окисления-восстановления используют в аналитической химии для обнаружения ионов, их разделения, растворения металлов, сплавов, малорастворимых соединений, для количественного определения веществ. Расчет равновесий в реакциях окисления-восстановления позволяет выбрать нужный реактив и условия его применения в анализе. Методы расчета основаны на знании величин стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, знании констант равновесия реакций окисления-восстановления.

Для обратимой окислительно-восстановительной полуреакции процесс превращения окисленной формы элемента в восстановленную может быть представлен в виде:

Ox + ze D Red,

где символом Ох обозначены элементарные объекты-окислители (атомы, молекулы, ионы), которые присоединяют электроны и восстанавливаются, а символом Red - объекты-восстановители, которые отдают электроны и окисляются. Как видно, окислители и восстановители взаимосвязаны. Они образуют пары элементарных объектов (частиц), называемыми окислительно-восстановительными парами (редоксипарами ). При этом объект Ох именуется окисленной, а объект Red – восстановленной формами таких пар. Превращение Ox + ze DRed называют окислительно-восстановительным переходом (редоксипереходом) или полуреакцией. Любую окислительно- восстановительную реакцию можно представить как сумму двух полуреакций. Например, редоксиреакция

S₂O₃^2- + I₂DS₄O₆^2- + 2I^-

является сочетанием двух полуреакций

2S₂O₃^2- - 2 DS₄O₆^2-

I₂ + 2 D 2I^-

В каждой полуреакции принимает участие окислительно- восстановительная пара, содержащая окисленную и восстановленную формы одного и того же элемента. Количественно окислительно- восстановительные свойства каждой редоксипары характеризуются величиной окислительно- восстановительного потенциала (Е). Чем больше Е, тем больше сила окислителя и меньше - восстановителя.

Окислительно- восстановительный потенциал полуреакции (редоксипотенциал), измеренный в стандартных условиях (р=1атм, Т=25⁰С, a _Ox= a _Red= ) относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого условно прият равным нулю, называется стандартным потенциалом и обозначается символом E⁰. Значения E⁰ представлены в справочной литературе (см. приложение данного пособия). Стандартные потенциалы окислительно-восстановительных пар, рассчитанные с учетом влияния на них ионной силы и рН среды, а также побочных взаимодействий компонентов пар с посторонними (или вспомогательными) частицами в растворе, называют формальными (реальными) потенциалами и выражают уравнением Нернста:

,

где R - газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль×К; F - постоянная Фарадея, равная 96490 Кл/моль. Часто постоянные величины объединяют в одну константу, а натуральный логарифм заменяют десятичным. Значение величины 2,303 RT/F при стандартнойтемпературе 25 °С равно 0,059. Поэтому уравнение Нернста обычно записывают так:

.

Если в редоксипереходе участвуют ионы водорода или гидроксила, то потенциал Е будет зависеть и от их концентрации в растворе:

.

где q - стехиометрический коэффициент при ионе водорода в уравнении реакции.

Пример 1. Вычислить редоксипотенциал пары H₃AsO₄/HAsO₂ при рН 3 и с (H₃AsO₄) = с (H₃AsO₂)=1 М.

Решение: Запишем полуреакцию для редоксипары H₃AsO₄/HAsO₂:

H₃AsO₄ + 2 + 2H⁺ D HAsO₂ + 2H₂O

По условию задачи рН=3, следовательно, [H⁺]=10^-3М.

В.

Дата добавления: 2014-11-16