Окислювально – відновні процеси.

Лекція 7.

Усі хімічні реакції можна розділити на дві групи:

ü ступені окиснення елементів залишаються незмінними (реакції обміну, гідролізу, дисоціації, тощо);

ü супроводжуються зміною ступенів окиснення елементів (окисно – відновні реакції).

Процеси окиснення та відновлення споріднені між собою. Коли одна речовина віддає електрони і окиснюється, то обов’язково має бути інша, яка приєднує електрони і відновлюється. Обидва процеси відбуваються сумісно.

Окисники – частинки, які приєднують електрони. Процес приєднання електронів – відновлення.

Відновники – частинки, які віддають електрони. Процес віддавання електронів – окиснення.

Явища окиснення – відновлення загалом можна розглядати як перенесення електронів від відновника до окисника. У кожній реакції число електронів, відданих відновником, дорівнює числу електронів, приєднаних окисником.

Для кількісної характеристики окисної та відновної здатності речовин використовують електродні потенціали.

- перехід металу в розчин, окиснення.

- осадження металу, відновлення .

Якщо метал занурити у воду, то полярні молекули води внаслідок гідратації поверхні спричинятимуть перехід гідратованих іонів металу в розчин. Металічна поверхня набуде негативного заряду, який створюється залишеними на ній електронами. Внаслідок цього виникне електростатичне притягання між іонами (+), які перейшли в розчин, і поверхнею металу (-). Це перешкоджає подальшому розчиненню металу і виникає зворотній процес – відновлення іонів металу на поверхні до вільного металу:

Стан рівноваги залежить від співвідношення між кількістю енергії, потрібної для відщеплення іона від поверхні металу та кількістю енергії, яка виділяється внаслідок гідратації іона.

Частина іонів металу, що перейшли в розчин, не розподіляються по всьому об’єму, а притягуються до протилежно зарядженої поверхні металу і розміщуються біля неї. За рахунок електричних зарядів металу та іонів електроліту з боку розчину на межі метал – розчин утворюється подвійний електричний шар.

Іонні окисно – відновні системи, які реалізуються на металічному провіднику, називають електродами.

Різниця електричних потенціалів між металом і розчином визначає потенціал електрода. В електродному потенціалі закладена окисно – відновна здатність системи.

Заряд поверхні металу в подвійному електричному шарі може бути як негативним, так і позитивним. Негативний заряд поверхні характерний для металів, іони яких мають високу здатність до переходу в розчин. З підвищенням у розчині концентрації іонів металу , згідно з принципом Ле Ательє, рівновага

зміщується в бік твердої фази металу. Якщо концентрація іонів велика, а метал малоактивний, то його іони починають переходити з розчину на поверхню металу. Заряд поверхні металу стає позитивним, а шар розчину, що містить надлишок аніонів, - негативним. Отже, за рахунок зміщення положення електродної рівноваги може змінитися не тільки значення, а й знак потенціалу.

У даному розчиннику електродний потенціал залежить від природи металу, концентрації його іонів у розчині та температурі. Ця залежність описується рівнянням Нернста: