Окислительно-восстановительные потенциалы

Реакции окисления-восстановления

Лекция 16

На предыдущей лекции было показано, что возникновение скачка потенциала на границе металл-электролит может быть использовано для создания химического источника тока, называемого в электрохимии гальваническим элементом. Эта система состоит из двух разных электродов, соединенных электролитическим мостиком. На электродах идут реакции окисления (анод) и восстановления (катод). Суммарная реакция в гальваническом элементе представляет собой обычную окислительно-восстановительную реакцию. Различие состоит в пути протекания процесса при одних и тех же начальном и конечном состояниях.

С позиций термодинамики, значение гальванического элемента состоит в том, что с его помощью все изменение энергии Гиббса химической реакции может быть реализовано в виде полезной работы. Здесь также обнаруживается взаимосвязь направления и равновесия РОВ с электродными потенциалами.

Не буду останавливаться на хорошо известных вам исходных понятиях об окислении и восстановлении.

Рассмотренный выше (лекция 14) пример элемента с медным и цинковым электродами относился лишь к одной из разновидностей окислительно-восстановительных реакций – вытеснение менее активного металла из его соли более активным:

Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu, или

Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu

На самом деле, любая самопроизвольная окислительно-восстановительная реакция может быть проведена в гальваническом элементе, и служить источником полезной работы в соответствии с ее Δ_r G º. Для этого используются специальные окислительно-восстановительные электроды. Такой электрод состоит из инертного металлического проводника – обычно платины (как в водородном электроде) – и электролита, содержащего окисленную и восстановленную формы сопряженной пары окислитель/восстановитель. Принципиальное отличие окислительно-восстановительного электрода от рассмотренного выше ионно-металлического состоит в природе заряженных частиц, переходящих через границу раздела фаз.

Дата добавления: 2013-12-13