Окислительно-восстановительные реакции в растворах

Цель лекции

Понять сущность окислительно-восстановительных реакций через понятия сопряженная редокс пара и

План лекции

Актуальность темы
Понятие сопряженной окислительно-восстановительной пары и её редокс потенциал.
Механизм возникновения

Актуальность

Окислительно-восстановительных процессы лежат в основе понимания взаимопревращения разных форм энергии (химической

Основные понятия

Атом, который принимает электроны – акцептор электронов – называется

Основные понятия (продолжение)

Атом, который отдает электроны – донор электронов, - называется

Примеры

MnO4– / Mn2+
Cr2O72- / 2Cr3+
S / S2-

5 e

–

Zox =

Таблица 1. Свойства окислителя в разных средах

Редокс-потенциал

ϕ измеряется с помощью гальванического элемента
Если измерения проведены в стандартных

Редокс-потенциал (продолжение)

Окислительно-восстановительный потенциал – это напряжение, которое вызывает в гальваническом элементе

Шкала редокс потенциалов для условной оценки силы окислителя и восстановителя (по

Судя по потенциалу редокс пар,

биомолекулы – сильные восстановители; они отдают

Жесткие (сильные) окислители

Заметим, что при рН 0 кислород является жестким окислителем.

Водородный электрод

как гетерогенная редокс пара
2Н+(р)│Н2 (Pt)

ЭДС реакции

Разность потенциалов двух сопряженных редокс пар называется электродвижущей силой (ℰ)

ℰ реакции

может быть только положительной величиной (отрицательная лишена физического смысла),

Сопряженная редокс пара может быть записана в виде полуреакций

Уравнение Нернста

В нестандартных условиях потенциалы редокс пар подсчитывают по формуле Нернста:
где

Уравнение Нернста (продолжение)

Заменяя ln→lg (коэффициент 2,3), получим
a, b, c – стехиометрические

Расстановка коэффициентов в ОВР методом ЭИБ (м. полуреакций)

Пишут полуреакции для окислителя и

Расстановка коэффициентов методом ЭИБ (м. полуреакций)

Затем полуреакции суммируют и получают суммарное

Баланс по «О»

Примеры

КMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4

Примеры

КMnO4 + Na2SO3 + H2O → MnO2↓ + Na2SO4 + KOH
2×

Методы количественного определения окислителей или восстановителей

В основе методов оксидиметрии лежат

Перманганатометрия (ПМ)

Основная реакция метода (точнее, полуреакция):
MnO4– + 8H+ + 5ē

C помощью ПМ определяют:
Восстановители с потенциалом в своей сопряженной паре

Расчеты

m(red) = M(1/z red) · n(1/z red) = = M(1/z red)

Определение окислителей ПМ-й

Окислители с потенциалом в сопряженной паре, близким к 1,52

Требуется определить: m (ox) или Сэ (ox), или С%(ox)

Расчеты при обратном титровании в ПМ

m (ox) = M(1/z

Примечание

# Вместо щавелевой кислоты в качестве вспомогательного реактива при обратном

Йодометрия

Основная реакция метода (точнее, полуреакция): I2 + 2ē ⇄ 2I– φo(I2/ 2I–)

# I2 плохо растворяется в воде, но хорошо в KI благодаря

Йодометрия (продолжение)

Рабочими растворами метода являются: I2 в KI, сам KI, а

φo(S4O62-/2S2O32-) ≈ 0,2 в < 0,54 в
ℰреакции=Δφo = Δφo (I2/2I-) –

Прямым титрованием определяют

восстановители с φo (ox/red) ≪ 0,54 в Их

Расчеты

При прямом титровании m (red) = M (1/z red)·Cэ·Vл(I2) = =

Обратным титрованием определяют

Восстановители с потенциалом в сопряженной паре
К ним

Схема обратного титрования

ϕ ~ 0,54 в

Вспомогат. р-р

0,54 в

Расчеты здесь такие

Расчеты

При обратном титровании m (red) = M (1/z red)·Cэ·Vл1(I2) =

Косвенным титрованием определяют окислители с φo 0,54 в

Cуть: к окислителю добавляют

Схема косвенного титрования (или титрования по замещению)

φo 0,54 в

Red

Ox

Поэтому рассчеты массы

При косвенном титровании cходны с таковыми при прямом титровании: m

Выводы

При косвенном титровании количество эквивалентов окислителя равно количеству эквивалентов восстановителя

Косвенным титрованием в ЙМ можно определять и кислоты HCl, CH3COOH

6HCl + KIO3

Основные выводы

Данные по окислительно-восстановительным потенциалам сопряженных редокс пар позволяют подобрать участников

Литература

Основная:
Слесарев В.И. – Химия: Основы химии живого: Учебник для вузов. –