Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Типы окислительно-восстановительных реакцийСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
1. Межмолекулярные ОВР – окислитель и восстановитель, разные вещества. Например: К2Cr2O7 + 6 KI + 4 H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3 I2 + K2SO4 + 4 H2O ок-ль вос-ль 2. Внутримолекулярные ОВР — атом-окислитель и атом- восстановитель входят в состав одного вещества. Например: 2 Cu(NO3)2 2 CuO + 4 NO2 + O2 3. Реакции диспропорционирования — атом одного химического элемента является и окислителем, и восстановителем. Например: 3 Cl2 + 6 KOH → 5 KCl + KClO3 + 3 H2O 2 Н2О2 → 2 H2O + O2 Схему межмолекулярной ОВР можно представить следующим образом: Ок1 + Вос2 → Ок2 + Вос1, где пары Ок1 /Вос1 и Ок2 /Вос2 — сопряженные пары окислителей и восстановителей. Например, в химической реакции
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O Ок1 Вос2 Вос1 Ок2 сопряженными парами являются: MnO2 / Mn2+ и Сl2 / 2Cl-. Если ОВР протекает в водном растворе, то характеристикой каждой сопряженной пары служит окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), обозначаемый φок/вос и измеряемый в Вольтах. В справочниках приводятся значения стандартных ОВП (φ0ок/вос), то есть потенциалов, измеренных при стандартных условиях. Стандартные ОВП изменяются в диапазоне от – 3 до + 3 В. Например, φ0 (Li+ / Li) = – 3,045 В φ0 (F2 / 2F‾) = + 2,87 В Чем меньше ОВП, тем сильнее восстановитель и слабее сопряженный с ним окислитель. Так, Li — самый сильный восстановитель, Li+ — самый слабый окислитель. Чем больше ОВП, тем сильнее окислитель и слабее сопряженный с ним восстановитель. Так, F2 – самый сильный окислитель, F- – самый слабый восстановитель. Зная ОВП, можно сравнивать силу окислителей и восстановителей. Например, можно сравнить окислительную способность KMnO4 в различных средах: φ0 (MnO4‾ / Mn2+) = 1,51 В φ0 (MnO4‾ / MnО2) = 0,60 В φ0 (MnO4‾ / MnО42‾) = 0,56 В. Очевидно, что окислительная способность KMnO4 сильнее всего выражена в кислой среде. Сила окислителей и восстановителей зависит от: а) природы, б) концентрации, в) температуры, г) иногда от рН. Влияние температуры и концентрации на ОВ свойства веществ описывается уравнением Нернста (1889):
где F – постоянная Фарадея, 95500 Кл/моль; n – число отданных или принятых электронов; R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/ моль·К, Т – температура, К, [Ок] – молярная концентрация окисленной формы, моль/л; [Восст] – молярная концентрация восстановленной формы, моль/л; При Т = 298 К, можно рассчитать параметр данного уравнения, равный Соответственно, уравнение Нернста примет вид: , Например, потенциал полуреакции MnO4‾ + 8H+ + 5 ē → Mn2+ + 4H2O можно рассчитать следующим образом: Если ОВП описывает полуреакцию, то характеристикой всей окислительно-восстановительной реакции является ее электродвижущая сила (ЭДС или Е), измеряемая в Вольтах (В). ЭДС рассчитывается по уравнению: Е = φОк1/ Вос1–φ Ок2/ Вос2 Например, для реакции: KMnO4 + H2O2 + H2SO4 → MnSO4 + O2 + K2SO4 +H2O Ок1 Вос2 Вос1 Ок2 φ0 MnO4‾ / Mn2+ = 1,51 В φ0 O2 / H2O2 = 0,68 В Е0 = 1,51 – 0,68 = 0,83 В Рассчитав электродвижущую силу ОВ реакции, можно определить ее характер (само- или несамопроизвольный). Для этого необходимо установить взаимосвязь между эдс и изменением свободной энергии Гиббса (ΔrG). Электрическую работу, выполняемую при переносе электронов от восстановителя к окислителю Аэл, можно рассчитать двумя способами: Аэл = n·F·E Aэл = – ΔrG Соответственно ΔrG = – n·F·E, Таким образом, если Е > 0, то ΔrG < 0 (реакция протекает самопроизвольно), а если E < 0, то ΔrG > 0 (реакция протекает несамопроизвольно ). Большинство ОВР имеют обратимый характер, поэтому их важной характеристикой является константа химического равновесия (К). Согласно уравнению химического сродства ΔrG0 = – RT·lnK, а с другой стороны изменение свободной энергии Гиббса можно рассчитать как ΔrG0 = – n·F·E0. Следовательно, n·F·E0 = RT·lnK, откуда следует, что ln K = Соответственно, K = При Т = 298 К константу равновесия можно рассчитать как K = . Большинство биохимических реакций являются окислительно-восстановительными. Они играют важную роль в организме, выполняя две важнейшие функции: 1) пластическую — синтез сложных органических молекул, 2) энергетическую – выделение энергии при окислении сложных высокомолекулярных веществ (углеводов, жиров и белков). Энергоснабжение организма на 99% обеспечивается протеканием в нем окислительно-восстановительных процессов. Причем, 90% всей энергии выделяется при окислении углеводов и жиров, и лишь 10% — при окислении белков. Фармакологическое действие ряда лекарственных препаратов основано на их окислительно-восстановительных свойствах. Известно, что такие окислители как I2, H2O2, O3, KMnO4, HNO3 обладают бактерицидными свойствами. Например, натрий тиосульфат Na2S2O3 — это универсальное противоядие, применяемое при отравлениях тяжелыми металлами и хлором. Механизм действия этого препарата можно объяснить при помощи химических уравнений: Pb(CH3COOH)2 + Na2S2O3 + H2O → PbS + Na2SO4 + 2CH3COOH Cl2 + Na2S2O3 + H2O→2 HCl + S + Na2SO4. Под воздействием Na2S2O3 происходит связывание тяжелых металлов и выведение их из организма, а токсичный хлор превращается в соляную кислоту. Изучение механизмов возникновения электродных и окислительно-восстановительных потенциалов позволяет разобраться в закономерностях многих биохимических процессов в организме, в частности, в процессах биологического окисления, и установить энергетические характеристики окислительно-восстановительных процессов.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-23; просмотров: 890; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.15.34.105 (0.007 с.) |