Окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение Нернста. Влияние концентрации водородных ионов на величины окислительно-восстановительных потенциалов

Методы окисления—восстановления основаны на использовании реакций окисления—восстановления. Поэтому иногда эти методы называют редокс-методами. В качестве стандартных (титрованных) растворов в методах окисления—восстановления применяют растворы самых разнообразных окислителей и восстановителей:

окислители: перманганат калия, растворы элементарного иода, бихромат калия, гексанитратоцерат (IV) аммония (NH4)2[Ce(NO3)6] , бромат калия, иодат калия, йодная кислотаH5IO6 , периодат калия KIO4 , ванадат аммония NH4VO3, перкупраты (соединения CuIII, например,K7[Cu(IO6)2] ,K[Cu(TeO4)2], соединения свинца (IV) и многие другие;

восстановители: соль Мора (NH4)2[Fe(SO4)2], сульфат железа (II), хлорид титана (III), хлорид олова (II), сульфат хрома (II), аскорбиновая кислота C6H8O6, соединения мышьяка (III), хлорид меди (I), гидрохинон C6H4(OH)2, тиосульфат натрия Na2S2O3, щавелевая кислота, перекись водорода и многие другие.

Как правило, восстановители титруют растворами окислителей, а окислители — растворами восстановителей.

Количественно окислительно-восстановительные реакции характеризуют так называемыми окислительно-восстановительными потенциалами, выражаемыми в вольтах. Они характеризуют сродство атомов или ионов к электронам.

Равновесный потенциал окислительно-восстановительной пары на платиновом электроде вычислят по уравнению Нернста:

E=E₀ + ln ,

где E – равновесный окислительно-восстановительный потенциал данной пары, [В];

E₀ – стандартный окислительно-восстановительный потенциал, [В];

R – молярная газовая постоянная;

T – абсолютная температура, [K];

F – постоянная Фарадея;

n – число электронов, приобретаемых окисленной формой или теряемых приобретенной формой;

[Окисл.] – концентрация (активность) окисленной формы электролита;

[Восст.] – концентрация (активность) восстановленной формы электролита.

С увеличением отношения концентраций окисленной формы к концентрации восстановленной окислительно-восстановительный потенциал также увеличится.

Если концентация окисленной формы равна концентрации восстановленной форм, то логарифм их отношения равен нулю и величина E будет равна величине E₀. Величину E₀ называют стандартным окислительно-восстановительным потенциалом. Она определена экспериментально.

Величины окислительно-восстановительных потенциалов также зависят от концентрации водородных ионов( в кислой среде):

E=E₀ + ln ,

где [H⁺] – концентрация водородных ионов;

m – коэффициент при водородном ионе в уравнениях реакции.

Зависимость окислительно-восстановительного потенциала от концентрации водородных ионов имеет значение в химическом анализе при фракционнированном разделение смесей восстановителей. Зная величины стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, можно вычислить, в каком направление пойдет тот или иной окислительно-восстановительный процесс.

Поиск по сайту: