Окислительно-восстановительные свойства воды

В окислительно-восстановительных процессах вода, а также составляющие ее катионы водорода гидроксид-ионы могут выступать в роли окислителя и восстановителя. Как восстановитель, вода может окисляться до кислорода. Этому процессу в кислой и щелочной средах соответствует ОВПОТ полуреакций:

О₂ + 4H⁺ + 4e «2H₂O E^o = +1,23B, в кислой рН = 0

О₂ + 2Н₂О + 4e «4OН^- Е^о = +0,40В, в щелочной рн = 14

Значения ОВПОТ показывают, что вода очень слабый восстановитель.

Как окислитель вода характеризуется потенциалом реакции восстановления с образованием водорода:

2Н⁺ + 2е «Н₂ E^o = 0B, в кислой среде

2Н₂О + 2е → Н₂ + 2ОН^- Е^о =- 0,83В, в щелочной.

Очевидно, что все восстановители, имеющие потенциалы ниже потенциала восстановления водорода, могут выделять водород из водных растворов. Практически из-за кинетических затруднений выделения молекулярного водорода граница восстановительной способности водных растворов на несколько десятых вольт ниже (например не -0,83В, а -1,23В). Эта дополнительная разность потенциалов называется перенапряжением выделения водорода. Перенапряжение выделения водорода определяется механизмом реакции и зависит, в частности, от природы и поверхности восстановителя-металла. Например, перенапряжение выделения водорода на ртутном электроде составляет 0,8 В, а на черненной платине, катализирующий этот процесс, равно нулю. Свинец плохо растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах не только из-за образовании плотной солевой пленки, но и из-за высокого перенапряжения выделения водорода на свинце. На рисунке показан пунктирной линией средний эффективный потенциал выделения водорода с учетом перенапряжения в 0,5В. Практически это означает, что большинство металлов растворяются в кислотах с выделением водорода, а наиболее активные – щелочные, щелочно-земельные, лантаноиды и актиноиды – в воде и щелочных растворах.

Дата добавления: 2014-01-03