5-сабақ тотығу-тотықсыздану реакциялары (ттр), типтері. Электрондық баланс, жартылай реакция әдістері

Re d

Нернст теңдеуіндегі тұрақты шамалардың мәндерін қойып және натуралды логарифмді ондық логарифмге ауыстырсақ, онда 25⁰ С үшін бұл теңдік келесі түрде жазылады

^EOx / Re d


o

 E
Ox / Re d

_ 0.059 _lg

n

^aOx a

Re d

Сұйытылған ерітінділер үшін активтіктердің орнына тепе-теңдік концентрацияларды қолдануға болады

^EOx / Re d

0
Ox / Re d

0.059

 E 
n

[Ox]^x
lg [Re d ]^y

Электродтық потенциалды өлшеу үшін жұмысшы және салыстырмалы электродтар қажет. Салыстырмалы электродтарға потенциалдары белгілі жағдайларда тұрақты болатын электродтар жатады (сутекті, хлорид-күмісті, меркур-иодидты, каломельді).

Тотығу-тотықсыздану реакциялардың бағытын анықтау

Тотығу-тотықсыздану реакциялардың бағытын электр қозғауыш күшінен және тепе-теңдік константасынан анықтауға болады. Егер ЭҚК ˃0 болса, реакция тура бағытты жүреді, ал егер ЭҚК ˂0
– кері реакция жүреді.

Мысалы,


Cu ^2  Fe  Fe ^2  Cu

0

E
Fe^2/ / Fe

E
0
Cu ^2 / Cu

 0.44B

 0.34B

t t
^aOx₁
^{ a}Re d₂

^EOx / Re d ^{ E}Ox / Re d

1 1 2 2


_{E 0 } 0.059 _lg
^aOx



1
 E ⁰

_ 0.059 _lg

^aOx
тепе-теңдік жағдайда

2

n
Ox₁ / Re d₁
1
^aRe d₁
Ox₂ / Re d₂
2
^aRe d₂

n
E ⁰  E
_ ^0.059 _lg ^aOx₂ ^{ a}Re d_{1 } ^0.059 _{lg K 0}

Ox₁ / Re d₁
Ox₂ / Re d₂
n a_Ox1  a_{Re d2} n
t t

Мұнда n – толық тотығу-тотықсыздану реакцияға қатысатын жалпы электрон саны.

lg K ⁰

_ ^n(EOx / Re d ^{ E}Ox / Re d ⁾

t t
1 1 2 2

0.059

Электр қозғауыш күшінен тек реакцияның бағытын анықтауға болса, ал тепе-теңдік константаның шамасы тотығу-тотықсыздану реакцияның бағытын және тереңдігін көрсетеді:

т-т
К ⁰ ˃1 – реакция тура бағытта жүреді

т-т
К ⁰ ≥ 10⁸ – реакция аяғына дейін жүреді

Мысалы:

4

2
MnO ^  Fe ^2  8H ^  Mn^2  Fe ^3  4H O


n(E ⁰
2 ^{ E} 3
2 ⁾

5(1.51  0.77)

lg K
0
t t
_ MnO₄ / Mn Fe / Fe _

0.059

0.059

 63.8

K
0
t t

 110⁶⁴

Сондықтан реакция аяғына дейін оң жаққа қарай жүреді.

Тотығу-тотықсыздану потенциалға әртүрлі жағдайлардың әсері

1. 
   Тотығу-тотықсыздану потенциалға тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш иондарының концентрациялары әсер етеді: Нернст теңдеуінен потенциал [Ox]/]Red] қатынасына тәуелді екенін көруге болады, сондықтан концентрациялардың қатынастарын өзгерту арқылы потенциалды өзгертуге болады. Мысалы:
   

E
_Fe3
/ Fe^2

0

 E
_Fe3
/ Fe
_2  0.059
[Fe ^3 ]

[Fe ^2 ]

 0.77  0.059 lg

0.1

0.001

 0.888B

^EFe^3 / Fe^2

 0.77  0.059 lg ^0.001  0.652B

0.1

2. 
   Ерітіндінің иондық күшінің әсері.
   

Иондық күштің өзгеруі иондардың активтік коэффициентін өзгертеді. Сондықтан Нернст теңдеуіне стандарт потенциалы орнына формалды потенциал шамасы койылады. Мысалы:

^EFe^3 / Fe^2
0

 E
Fe 3 ^/ / Fe^2

 0.059 lg

^a_Fe3
^a_Fe2

 E ⁰  0.059

^f _Fe3
^f _Fe2
[Fe ^3 ]
[Fe ^2 ] ^

 E ⁰

 0.059 lg

^f 3

Fe

Fe
^f 2

 0.059 lg

[Fe ^3 ]

[Fe ^2 ]

_{ E} 01

 0.059 lg

[Fe ^3 ]

[Fe ^2 ]

Е⁰¹ – формалды потенциал, ол иондық күшкежәне бөгде электролиттер концентрацияларына тәуелді.

3. 
   Потенциалға ерітіндінің рН әсері.
   
   1. 
      Көптеген сулы ерітінділерде өтетін тотығу-тотықсыздану реакцияларына сутек-иондары қатысады. Осындай жүйелердің потенциалдыры ерітіндінің рН-на тәуелді болады:
      

4

2

8
MnO ^  8H ^ ^^5e Mn^2  4H O

4

4
E  E ⁰ 

0.059 _lg

^aMnO^
a _{H }


 E ⁰ 

0.059

lg a⁸

_ 0.059 _lg

^aMnO^ _

4
MnO^ / Mn^2
5 a_{Mn2
5 H}  ₅
^a_Mn2

4
_{ E 0 } ^0.059 _{8 pH } ^0.059 _lg ^aMnO^

Mn
5 5 a _2

2. 
   Ерітіндінің рН-нің өзгеруі жүйенің потенциалының өзгеруіне әкеледі, және рН мәніне сәйкес әртүрлі заттар түзілуіне себеп болады. Мысалы:
   

4

2
MnO ^  8H ^  5e  Mn^2  4H O

MnO^ / Mn^2
рН˂˂7 _{E 0}
4
 1.51B

4
MnO ^  2H
₂O  3e  MnO₂
 4OH ^

рН=7
0

E
MnO^ / MnO
 0.60B

4 2
MnO ^  4OH ^  e  MnO ^2  2H O  O

4
pH˃7 _{E 0}
4 2 2

 0.55B

MnO^ / MnO^2
4 4
Ерітіндінің рН-ның өзгеруі тотығу-тотықсыздану реакцияның бағытын да өзгерте алады.

3. 
   Потенциалға жүйеде комплексті қосылыс түзілуінің әсері.
   

^EAg ^ Ag
0

 E
Ag ^ / Ag
 0.059 lg[ Ag ^ ]

E
0
Ag ^ / Ag
 0.80B

Осы жүйеге KCN ерітіндісін қосқан кезде, күміс иондары цианидты комплекс түзеді:

2
Ag ^  2CN ^  [ Ag(CN ) ]^
[ Ag(CN ) ^ ]
_{ } 2
[ Ag ^ ] [CN ^ ]²

[ Ag ^
[ Ag(CN )^ ]
_{] } 2
 [CN ^ ]²

Осыдан бос күйдегі күміс иондарының концентрациясы азайғанын көруге болады. Осы шаманы Нернст теңдеуіне қойып, келесі тәуелділікті аламыз

[ Ag(CN ) ^ ]
₁ [ Ag(CN ) ^ ]

E  E ⁰

 0.059 lg ²  E ⁰

 0.059 lg

 0.059 lg ²

Ag ^ / Ag
Ag ^ / Ag
 [CN ^ ]²
Ag ^ / Ag _
[CN ^ ]²

2
Егер [Ag(CN) ^-] =[CN^-] = 1 болса
 _
Ag (CN )₂

 110²⁰

Ag^ /[ Ag(CN )⁰
_E 01
2

0

 E
Ag^ / Ag

жүктеу/скачать 111.63 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: