Podstawy chemii, ćwiczenia laboratoryjne
5

Potencjał redoks układu

Układ /łożony z formy zredukowanej i odpowiadającej jej formy utlenionej nazywamy sprzężoną parą utleniacz - reduktor (redoks). Układ taki ma charakterystyczną dła niego wartość potencjału.

Miarą ilościową zdolności utleniającej danego układu redoks jest jego potencjał utleniająco-redukujący E, opisany równaniem Nernsta.

E=E,

RT [utl]

+-ln /—^

nF [reć/J

lub

„ , 0.059, [utl] h = E₀+-log/

n

[red]

gdzie:

E₍₎ - potencjał normalny

n - liczba elektronów biorąca udział w reakcji

\utl.\ , |red. 1 - stężenie w mol/dm³ formy utlenionej i zredukowanej

R    - stała gazowa

F    - stała Faradaya

np.:

Fe²⁺ = -e —> Fe³⁺

_c    .0,059,    [Fe³⁺]

^EFe³⁺/Fc²⁺ " ^E<> ⁺~r^,0g^2TT

[Fe J

Mn0₄ + 8H⁺ +5e~ -> Mn²⁺ +4H₂0

+ .8

,,    0,059,    [Mn0₄ ][H

¹    -    ?+ -E_n+-log--—

Mn0₄/Mn²⁺    0    5 ^B [Mn²⁺]

Im większa wartość potencjału redoks, tym silniejsze właściwości utleniające wykazuje układ. Znając wartości potencjałów normalnych redoks można przewidzieć możliwość zajścia reakcji i kierunek między dwoma układami. Reakcja jest możliwa tylko wtedy, gdy ich potencjały są różne i im większa jest różnica tych potencjałów tj. im bardziej są oddalone od siebie, tym reakcja zachodzi energiczniej.

Potencjały normalne niektórych układów redoks

Reakcja potencjalotwórcza	Układ redoks	Potencjał. E" [ V |
1 • U >11), + e <=> Fc(OH); + OH	Fe’^4/Fe^24	-0.56
i i<> J r 4 H:0 + 3e «Cr(OH), + SOU^-	CrO^2 / Cr^3*	-0.12
1 . ’<• = 2 1	i2 / 2r	0.54
lut)., + e o MnO^2-	MnOj / MnO 4'	0.54
lut >., + 2H20 + 3e » Mn02 + 40H"	MnO4 / Mnb2	0.57
1 • ł c <=> Fe"^+	Fe'^4/ Fe^34	0.61
Hi), i 411’ + 3e> <=> NO + 2 ll20	NO3/NO	0.96
tl.dj + 14ll' + 6eo2Cr^,4 + 7H20	Cr20^“ / Cr^3+	1.33
lut>j + KII^4 + 5e <=> Mn^24 + 4H:0	MnO j / Mn^24	1.52

Wpływ środowiska na przebieg reakcji redoks

Większość reakcji redoks przebiega z udziałem związków lub jonów nic wy-inlcninjących elektronów (bez zmiany stopnia utlenienia). Są to przeważnie jony il' Oli lub H₂0 stanowiące środowisko reakcji. Dany układ redoks tnoże ponadto /mienić sw-oją zdolność do utleniania, w zależności od środowiska, w któ-■ ni przebiega reakcja, a niewłaściwy dobór kwasowości roztworu może spowolnieni zahamowanie przebiegu.

I lak np: dla typowego układu redukcji Mn (VII) w jonie manganianowym MiiO.l środowisko reakcji jest w stanie zmienić całkowicie przebieg reakcji

i (iioduktów.

•    Środowisko kwaśne

MnO^ + 8H⁺ + 5e~ Mn²⁺ + 4H₂0    £„ = 1.52 V

r. fioletowy    r. bezbarwny

*    '.lodowisko obojętne

MnOi +2H₂() + 3e" -» Mn0₂+40H“ E„ = 0.57 V

r. fioletowy    '    os. brunatny