Если пластинку металла, погруженную в раствор его соли, при концентрации 1 моль/л и t = 25◦ С соединить с водородным электродом, получится гальванический элемент, ЭДС которого легко измерить. ЭДС такого металлического элемента это стандартный электродный потенциал.
Все металлы, по значениям Е0 располагаются в рад напряжения металлов.
Этот ряд характеризует химические свойства металлов. Его используют:
1) для определения последовательности разряда ионов при электролизе;
2) для описания общих свойств металлов.
Как пользоваться этим рядом? Правила:
1. Чем больше отрицательное значение Е0, тем лучшими восстановительными свойствами обладает металл. Li – лучший восстановитель, Au – самый слабый восстановитель.
2. Каждый вышестоящий в ряду напряжения металл вытесняет нижестоящие металлы из растворов их солей.
3. Металлы, стоящие в ряду напряжения до водорода вытесняют водород из разбавленных кислот (кроме НNO3)
4. Чем больше разность потенциалов у двух металлов, тем больше ЭДС у гальванического элемента, который построен из них.
|
|
Окислительно-восстановительные потенциалы
В качестве электродов могут быть использованы окислительно-восстановительные системы или пары, составленные из окисленной и восстановленной форм.
Записывают: окисленная форма / восстановленная форма.
Например: Fe3+ / Fe2+; MnO4- + 8H+ / Mn2+ + 4H2O
Потенциал Е окислительно – восстановительной пары вычисляется по уравнению Нернста:
Cox и CRed - концентрации окисленной и восстановленной форм соответственно. Для стандартных условий (298 К) его можно записать следующим образом:
Е – окислительно-восстановительный потенциал данный пары в Вольтах
Е0 – стандартный окислительно-восстановительный потенциал (приведен в справочниках)
n – число электронов, участвующих в ОВР
Cox – концентрация окисленной формы в системе (моль/л).
CRed – концентрация восстановленной формы (моль/л).
Если Cox = CRed; и Cox / CRed = 1, тогда Е = Е0
Стандартным электродным окислительно-восстановительным потенциалом (редокс потенциалом) называется потенциал окислительно- восстановительной системы, измеренный по отношению к стандартному водородному электроду, принятому за 0, когда отношение концентраций окисленной и восстановленной форм равно 1.
Пример:
Е0 MnO4- + 8H+ / Mn2+ + 4H2O = +1,51 В
Плюс (+) означает, что электроны движутся от водородного электрода.
Е0Zn2+ | Zn = - 0,76 В
Минус (-) означает, что электроны движутся к водородному электроду.
Значение редокс потенциалов (Е0) находятся в таблице. При расчетах знак потенциала не менять.
-2.87 | Ca2+ + 2e | ® | Ca |
-1.18 | Mn2+ + 2e | ® | Mn |
-0.44 | Fe2+ + 2e | ® | Fe |
-0.41 | Cr3+ + e | ® | Cr2+ |
-0.14 | Sn2+ + 2e | ® | Sn |
0 | H+ + e | ® | 1/2H2 |
+0.14 | S + 2H+ + 2e | ® | H2S |
+0.15 | Sn4++ 2e | ® | Sn2+ |
+0.17 | SO42-+ 4H+ + 2e | ® | H2SO3 + H2O |
+0.337 | Cu2+ + 2e | ® | Cu |
+0.54 | I2 + 2e | ® | 2I- |
+0.77 | Fe3+ + 2e | ® | Fe2+ |
+1.065 | Br2(ж)+ 2e | ® | 2Br- |
+1.229 | O2 + 4H+ + 4e | ® | 2H2O |
+1.33 | Cr2O72- + 14H+ + 6e | ® | 2Cr3++ 7H2O |
+1.36 | Cl2 + 2e | ® | 2Cl- |
+1.51 | MnO4- + 8H+ + 5e | ® | Mn2+ + 4H2O |
+2.01 | S2O82- + 2e | ® | 2SO42- |
+2.65 | F2 + 2e | ® | 2F- |
В этой таблице сильные окислители находятся в левом нижнем углу, сильные восстановители - в правом верхнем.
|
|
Анализ ряда:
1) Чем > электроположительное значение Е0 пары, тем > окислительными свойствами обладает окисленная форма пары.
2) Чем > электроотрицательное значение Е0 пары,тем > восстановительными свойствами обладает восстановленная форма пары.