Уравнение Нернста

Направление протекания ОВР.

Для того, чтобы узнать, протекает ли ОВР в прямом направлении, нужно сравнить Е⁰ окислителя и восстановителя. Мысленно компонуют гальванический элемент, состоящий из окислителя и восстановителя, и вычисляют электродвижущую силу химической реакции.

ЭДС = Е⁰ок – Е⁰вос

Если ЭДС>0 – протекает в прямом направлении.

ЭДС<0 – не протекает в прямом направлении.

ЭДС = Е⁰Cu/Cu²⁺ - Е⁰Zn/Zn²⁺

ЭДС = 0,34В – (-0,76В) = 1,1В

Окисление Zn не протекает.

Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H2

восст окисл

ЭДС = Е⁰2Н⁺/H2 – E⁰Zn/Zn²⁺ = 0В – (-0,76В) = 0,76В.

Протекает реакция.

Zn²⁺ + H2 = Zn⁰ + 2H⁺

ЭДС = Е⁰Zn/Zn²⁺ - E⁰2H⁺/H2 = - 0,76В не протекает.

Если в растворе смесь катионов, то их восстановление будет протекать таким образом, что первой будет протекать реакция с наибольшим значением ЭДС.

Сравнивая Е⁰ металлов друг с другом, был составлен электрохимический ряд напряжения металлов (Бекетов). Согласно ряду: металлы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала. Металлы правее – окислители по отношению к металлам, расположенным левее. Левее расположенные металлы вытесняют металлы, стоящие справа из растворов солей – восстанавливают их. Чем дальше друг от друга стоят металлы, тем ЭДС больше.

⁰ = - nFE⁰, n – количество перешедших электронов, F – постоянная Фарадея, 96480Кл, Е⁰ – ЭДС.

F – количество электричества, которое необходимо затратить, чтобы восстановить 1 эквивалент любого вещества.

Е⁰ металлов до водорода меньше 0. Н⁺ - окислители, металлы вытесняют водород из кислот. Металлы после водорода – окислители по отношению к водороду.

Электрохимический ряд напряжения металлов составлен для водных растворов, относительно поведения металла и его катиона в растворе.

В растворе ион находится в гидратированном виде. На Е⁰ сильное влияние оказывает Егидр, на Егидр – q/R.

Егидр (Li⁺) высока. В результате гидротации Е⁰ смещается влево.

ЕLi/Li⁺ = -3,01B.

В расплаве – четкая зависимость.

Кроме того, на реальное поведение металла в растворе оказывает влияние процесс пассивации. Он связан с внедрением молекул кислорода в поверхностный слой металла и изменением его физико-химических параметров. Обусловлен также наличием оксидной пленки, чем она тоньше и чем более плотно прилегает к поверхности металла, тем процесс пассивации выше. Поэтому А1, Сr, Fe в концентрированных H2SO4 и HNO3 не растворяются на холоде.

Е зависит от:

1). Температуры

2). Активности окислителя и восстановителя

3). Концентрации окислителя и восстановителя.

Уравнение Нернста.