Рівновага при перебігу окисно-відновних реакцій

Лекція №11 (2 години)

 

План

1. Типи окисно-відновних реакцій (ОВР).

2. Гальванічні елементи.

3. Напрямок реакцій окиснення-відновлення.

4. Використання окисно-відновних реакцій у хімічному аналізі.

 

Типи окисно-відновних реакцій (ОВР)

Реакції, в результаті яких змінюються ступені окислення елементів, називають окисно-відновними реакціями (ОВР).

Найважливіші окисники та відновники:

Окисники - сполуки вищих, а відновники - сполуки нижчих ступенів окислення, які може мати даний іон.

Метали проявляють тільки відновні властивості. Якщо метал може мати декілька ступеней окиснення, то ті його сполуки, в яких він проявляє нижчу з них, звичайно, є відновниками (наприклад, Fe²⁺, Sn²⁺, Cr²⁺, Cu⁺). Окисники ¾ сполуки металів, в яких ступінь окиснення металу дорівнює номеру групи, в якій знаходиться метал чи близька до нього (наприклад, FeCl₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇, KMnO₄, MnO₂ та інші).

Неметали проявляють позитивну чи негативну окисненість. Тому сполуки, які містять неметал у вищих позитивних ступенях окиснення - окисники, а сполуки, в яких неметал проявляє негативну окисненість - відновники.

Окисно-відновні реакції підрозділяють таким чином:

а) реакції диспропорціонування (самоокиснення-самовідновнення). Характерні для сполук, які містять елементи в проміжних ступенях окиснення.

б) реакції внутримолекулярного окиснення-відновлення.

Для сполук, які містять елементи в проміжних ступенях окиснення, характерна окисно-відновна подвійність.

Складання ОВР:

· Скласти схему реакції та вказати вихідні та кінцеві речовини.

· Визначити ступені окиснення елементів у речовинах; відмітити ті речовини, ступінь окиснення яких змінюється.

· Скласти рівняння процесів відновлення та окиснення. Знайти число електронів, що приймають участь під час відновлення та окиснення.

· Скласти рівняння окиснення та відновлення з урахуванням знайденого відношення числа електронів.

Гальванічні елементи

Електрод ¾ сукупність двох контактуючих фаз, одна з яких обов’язково є провідником другого роду (розчином або розплавом електроліту), а друга може бути металевим провідником, напівпровідником. На межі розподілу фаз виникає стрибок потенціалу, який обумовлено електродною реакцією.

Гальванічні елементи - системи, в яких відбувається перетворення енергії хімічної реакції в електричну енергію. Напівреакції, які перебігають на відповідному електроді називають електродними процесами.

Кожен електрод має потенціал, який розраховують за рівнянням Нернста:

де Е⁰ - стандартний електродний потенціал, мВ;

F - число Фарадея (96500 Кл/моль);

R - газова стала (8,31 Дж/(моль×К);

Z - кількість електронів, що приймали участь у реакції;

[Ox] - рівноважна концентрація окисненої форми, моль/л;

[Red] - рівноважна концентрація відновленої форми, моль/л.

Рівняння Нернста після спрощення можна записати в наступному вигляді: