Определение окислительно-восстановительных условий пресной воды открытых водоемов

Абсолютную величину окислительно-восстановительного потенциала определить невозможно, поэтому его измеряют относительно стандартного, чаще всего водородного, нормальный потенциал которого принят равным 0 в реакции

.

Существуют таблицы нормативных окислительно-восстановительных потенциалов, которые определены при концентрации их солевых растворов с концентрацией 1 моль/л и при t=20⁰С.

Пользуясь нормальными окислительно-восстановительными потенциалами, можно определить вещество в реакции будет окислителем или восстановителем, в каком направлении пойдет реакция, рассчитать окислительно-восстановительный потенциал данного процесса.

Пример:

Е₀=1,36 В – окислитель

Е₀=0,14 В

Е_h= 1,36 – 0,14 = 1,22 В

Е_h> 0 – самопроизвольное протекание реакции.

Зависимость величины окислительно-восстановительного потенциала от концентрации окисленной и восстановленной формы в растворе описывается формулой Нернста:

а – активность соединения в окисленной и восстановленной форме;

n – число электронов, отданных инертному электроду, при протекании окислительно-восстановительной реакции.

Для тех реакций, где одним из компонентов является вода или ионы Н⁺ окислительная способность зависит от рН

n = 2

Е₀ = 0 для водородного электрода

Обозначим - lg [H₂] = rH₂

lg [H₂] – отрицательный логарифм давления молекулярного водорода, тогда

Уравнение позволяет охарактеризовать окислительно-восстановительные свойства среды: чем меньше rH₂, тем легче идут процессы восстановления.

Нейтральным относительно окислительно-восстановительных условий для водных растворов принимается значение rH₂ = 28, при rH₂ > 28 – в водоеме окисление, при rH₂ < 28 – восстановление.

Е_h = f ([Н₂], [Н⁺]) – характеристика свободной энергии окислительно-восстановительной системы.

С помощью Е_h можно охарактеризовать окислительно-восстановительные условия системы только при рН = const.

rH₂ – зависит только от концентрации восстановителя, поэтому rH₂ полностью характеризует окислительно-восстановительные условия системы.

Об окислительно-восстановительных условиях пресной воды в открытых водоемах можно судить по величине окислительно-восстановительного показателя

рН, Е_h – могут быть определены экспериментально.

Растворенный в воде кислород является окислителем, реакция в ионном виде может быть представлена

Если Е_h нельзя определить экспериментально, то он может быть рассчитан по уравнению:

Е₀ – нормальный электродный потенциал О₂, является функцией рН, может быть определен по графику

Е₀ = 1,234 при рН = 0 – кислая среда

Е₀ = 0,825 при рН = 7

Е₀ = 0,407 при рН = 14

1,234 Е₀

0,825

0,407

0 7 14 рН

Окислительные свойства кислород проявляет только в кислой среде!

Задача №1

Дано: рН = 7,8; К_нас = 90%; Е₀ = 0,779 В

t = 25⁰ С; растворимость О₂ = 8,28 мгО₂/л

Найти: Е_h -? rH₂ -?

Решение

Ответ: в водоеме восстановление.

Задача №2

Дано: рН = 6,6; К= 90%; Е₀ = 0,840 В

t = 25⁰ С; растворимость О₂ = 8,28 мгО₂/л

Найти: Е_h -? rH₂ -?

Решение

Ответ: в водоеме окисление.

Дата добавления: 2014-01-05