Физические основы общей химии. Балданова Д.М - 54 стр.

                            k1
                                                                                   ЭДС = ϕ Cu 2 +          −ϕ                 > 0.
               Zn + CuSO 4 ⇔ ZnSO 4 + Cu .    (5.1)                                                 Cu 0        Zn 2 + Zn 0

                            k2                                        Согласно таблице окислительно-восстановительных потен-
      1. Данная реакция возможна и идет самопроизвольно          циалов ϕ Cu 2 + Cu 0 = 0,34 B , а ϕ Zn 2 + / Zn 0 = −0,76 B . Подставив
( ∆G < 0 ). Химическое равновесие значительно смещено в сто-
рону продуктов реакции. Такого вида процесс называется реак-     данные величины в формулу для расчета ЭДС, получим:
цией окисления-восстановления. В этой реакции восстановителем                      ЭДС = 0,34 − (−0,76) = 1,1 B .
будет Zn , который отдает свои электроны меди и повышает              Следовательно, рассматриваемая реакция идет самопроиз-
свою степень окисления. Окислителем будет ион меди, который      вольно.
принимает электроны от цинка и переходит в свободный атом,            2. Приведенный выше вывод предполагает создание уста-
понижая свою степень окисления.                                  новки, в которой зоны отдачи и приема электронов были бы меж-
      Восстановитель: Zn 0 − 2e → Zn 2+ .                        ду собой разделены. Примером такой установки может служить
                                                                 элемент Даниэля-Якоби, представляющий собой систему, в ко-
      Окислитель: Cu 2+ + 2 e → Cu 0 .                           торой два металлических электрода находятся в растворах собст-
      Переход электронов от атома цинка к ионам меди происхо-    венных солей (рис. 7).
дит при их столкновении в растворе. По мере течения реакции
масса цинковой пластины уменьшается, а масса нейтральных
атомов меди увеличивается. Очевидно, что имеет место, направ-
ленное движение электронов от атомов цинка к ионам меди. Из-
вестно, что любое направленное движение зарядов можно рас-                                          KCl
сматривать как электрический ток, требующий существования
электродвижущей силы (ЭДС), равной разности потенциалов.                               Zn                                 Cu
При этом разность потенциалов должна быть положительной ве-                        +
личиной:                                                                           A                                             −
                                                                                                                                K
                      ЭДС = ϕ 2 − ϕ1 > 0 .
      В случае окислительно-восстановительных реакций ЭДС
определяется разностью потенциалов окислителя и восстанови-
                                                                                  Zn 2+ + SO 24−                   Cu 2 + + SO 24 −
теля:
                     ЭДС = ϕ окисл. − ϕ восст. > 0 .    (5.2)
                                                                                 Рис. 7. Схема элемента Даниэля-Якоби
      Значения потенциалов окислителя и восстановителя приве-
дены в ряду напряжений металлов или в таблице стандартных
                                                                       Он состоит из цинковой пластины, погруженной в раствор
окислительно-восстановительных потенциалов, полученных при
298 К и давлении 760 мм. рт. ст. При написании значений потен-   ZnSO 4 , и медной пластины, погруженной в раствор CuSO 4 .
циалов справа внизу в индексах указывают в числителе окислен-    Оба сосуда соединены между собой внешней и внутренней це-
ную форму элемента, а в знаменателе восстановленную форму.       пью: цинковая и медная пластины  проводником через измери-
Таким образом, для рассматриваемой реакции:                      тельный прибор – вольтметр (внешняя электрическая цепь), а два

                             104                                                                    105