Химические методы анализа - 80 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

159
Окислительно-восстановительные реакции могут происходить
вследствие прямого переноса электронов от донора к акцептору.
Таблица 4.1
Относительные электроотрицательности элементов
I II III IV V VI VII VIII
1 H
2.1
2 Li
0.97
Be
0.47
B
2.01
C
2.50
N
3.07
O
F
4.10
3 Na
1.01
Mg
1.23
Al
1.47
Si
1.74
P
2.10
S
2.60
Cl
2.83
4 K
0.91
Ca
1.04
Sc
1.20
Ti
1.32
V
1.45
Cr
1.56
Mn
1.60
Fe Co Ni
1.64 1.70 1.75
Cu
1.75
Zn
1.66
Ga
1.82
Ge
2.02
As
2.20
Se
2.48
Br
2.74
5 Rb
0.89
Sr
0.99
Y
1.11
Zr
1.22
Nb
1.23
Mo
1.30
Tc
1.36
Ru Rh Pd
1.42 1.45 1.35
Ag
1.42
Cd
1.46
In
1.49
Sn
1.72
Sb
1.82
Te
2.01
I
2.21
6 Cs
0.86
Ba
0.97
La*
1.08
Hf
1.23
Ta
1.33
W
1.40
Re
1.46
Os Ir Pt
1.52 1.55 1.44
Au
1.42
Hg
1.44
Ti
1.44
Pb
1.55
Bi
1.67
Po
1.76
At
1.90
7 Fr
0.86
Ra
0.97
Ac*
1.00
*) Лантаноиды 1.08-1.14; Актиноиды 1.11-1.20
Так, при погружении цинковой пластинки в раствор сульфата
меди (II) ионы меди (II) мигрируют к поверхности цинковой пластин-
ки и восстанавливаются на ней:
Cu
2+
+ 2e ↔ Cu (тв.),
а химически эквивалентное количество цинка окисляется:
Zn (тв.) ↔ Zn
2+
+ 2e,
oбщий процесс описывается суммой этих полуреакций. Отличитель-
ная особенность окислительно-восстановительных полуреакций со-
стоит в том, что перенос электронов, а следовательно, и общая реак-
ция могут идти даже в тех случаях, если донор и акцептор отделены
друг от друга (т.е. не имеют непосредственного контакта). В установке,
изображенной на рис.4.1, цинковую пластинку отделяют от ионов меди
(II) солевым мостиком, представляющим U-образную трубку, запол-
160
ненную насыщенным раствором хлорида калия. Несмотря на то, что
реагирующие вещества разделены, электроны переносятся от металли-
ческого цинка к ионам меди (II). Этот перенос осуществляется с по-
мощью внешнего металлического проводника. Можно ожидать, что
окислительно-восстановительная реакция будет продолжаться до тех
пор, пока концентрация ионов меди (II) и цинка не достигнут уровня,
соответствующего равновесию:
Zn (тв.) + Cu
2+
↔ Zn
2+
+ Cu (тв.)
При достижении этого условия поток электронов прекращается.
Рис.4.1. Схематическое изображение гальванического элемента.
1 - цинковый анод; 2 - солевой мостик с насыщенным KСl; 3 - устройство для
измерения напряжения; 4 - медный катод
IV.2.Основные понятия электрохимии
На рис.4.1 изображена электрохимическая ячейка. Она пред-
ставляет собой источник электрической энергии, возникающей вслед-
ствие того, что реагирующие вещества участвуют в переносе электро-
нов и тем самым способствуют достижению состояния равновесия.
Потенциал, устанавливающийся между цинковым и медным электро-
дами, служит мерой движущей силы реакции и его легко измерить
подходящим измерительным прибором V (обычно милливольтметром),
включенным в цепь, как это показано на рисунке.
Потенциал электрохимической ячейки непосредственно опреде-
ляется константой равновесия данного окислительно-восстановитель-
ного процесса, а также степенью отличия концентраций реагирующих
частиц от равновесных величин. Измерение потенциалов - важный
источник получения данных для расчета констант равновесия окис-
      Окислительно-восстановительные реакции могут происходить           ненную насыщенным раствором хлорида калия. Несмотря на то, что
вследствие прямого переноса электронов от донора к акцептору.            реагирующие вещества разделены, электроны переносятся от металли-
                                                    Таблица 4.1          ческого цинка к ионам меди (II). Этот перенос осуществляется с по-
        Относительные электроотрицательности элементов                   мощью внешнего металлического проводника. Можно ожидать, что
        I     II   III   IV     V     VI    VII        VIII              окислительно-восстановительная реакция будет продолжаться до тех
   1    H                                                                пор, пока концентрация ионов меди (II) и цинка не достигнут уровня,
       2.1                                                               соответствующего равновесию:
   2   Li    Be     B     C     N     O      F                                             Zn (тв.) + Cu2+ ↔ Zn2+ + Cu (тв.)
      0.97 0.47 2.01 2.50 3.07              4.10                               При достижении этого условия поток электронов прекращается.
   3 Na      Mg    Al     Si     P    S      Cl
      1.01 1.23 1.47 1.74 2.10 2.60 2.83
   4    K    Ca    Sc     Ti    V     Cr    Mn Fe Co Ni
      0.91 1.04 1.20 1.32 1.45 1.56 1.60 1.64 1.70 1.75
       Cu    Zn    Ga    Ge     As    Se     Br
      1.75 1.66 1.82 2.02 2.20 2.48 2.74
   5 Rb      Sr     Y     Zr    Nb   Mo      Tc Ru Rh Pd
      0.89 0.99 1.11 1.22 1.23 1.30 1.36 1.42 1.45 1.35
       Ag    Cd     In   Sn     Sb    Te      I
      1.42 1.46 1.49 1.72 1.82 2.01 2.21
   6   Cs    Ba La*      Hf     Ta    W      Re Os Ir        Pt
      0.86 0.97 1.08 1.23 1.33 1.40 1.46 1.52 1.55 1.44
       Au    Hg     Ti   Pb     Bi    Po     At
      1.42 1.44 1.44 1.55 1.67 1.76 1.90                                 Рис.4.1. Схематическое изображение гальванического элемента.
   7   Fr    Ra Ac*                                                      1 - цинковый анод; 2 - солевой мостик с насыщенным KСl; 3 - устройство для
      0.86 0.97 1.00                                                     измерения напряжения; 4 - медный катод
      *) Лантаноиды 1.08-1.14; Актиноиды 1.11-1.20
                                                                                        IV.2.Основные понятия электрохимии
       Так, при погружении цинковой пластинки в раствор сульфата
меди (II) ионы меди (II) мигрируют к поверхности цинковой пластин-             На рис.4.1 изображена электрохимическая ячейка. Она пред-
ки и восстанавливаются на ней:                                           ставляет собой источник электрической энергии, возникающей вслед-
                          Cu2+ + 2e ↔ Cu (тв.),                          ствие того, что реагирующие вещества участвуют в переносе электро-
а химически эквивалентное количество цинка окисляется:                   нов и тем самым способствуют достижению состояния равновесия.
                          Zn (тв.) ↔ Zn2+ + 2e,                          Потенциал, устанавливающийся между цинковым и медным электро-
oбщий процесс описывается суммой этих полуреакций. Отличитель-           дами, служит мерой движущей силы реакции и его легко измерить
ная особенность окислительно-восстановительных полуреакций со-           подходящим измерительным прибором V (обычно милливольтметром),
стоит в том, что перенос электронов, а следовательно, и общая реак-      включенным в цепь, как это показано на рисунке.
ция могут идти даже в тех случаях, если донор и акцептор отделены              Потенциал электрохимической ячейки непосредственно опреде-
друг от друга (т.е. не имеют непосредственного контакта). В установке,   ляется константой равновесия данного окислительно-восстановитель-
изображенной на рис.4.1, цинковую пластинку отделяют от ионов меди       ного процесса, а также степенью отличия концентраций реагирующих
(II) солевым мостиком, представляющим U-образную трубку, запол-          частиц от равновесных величин. Измерение потенциалов - важный
                                                                         источник получения данных для расчета констант равновесия окис-

                                 159                                                                        160

Страницы