10026 Picture9

122

tym większy, czyli bardziej ujemny, im więcej jonów metalu przejdzie do roztworu.

Potencjał redoks jest wyrazem zdolności redukcyjnej, inaczej prężności roztwórczej metalu, a także zdolności utleniającej jego dodatnich jonów. W analogiczny sposób określa się potencjał redoks różnych układów jonowych, a więc ich zdolność redukcyjną i utleniającą. W celu porównania zdolności redukcyjnych i oksydacyjnych układów stosuje się standardowe potencjały redoks, dotyczące elektrolitów o aktywności jonowej równej 1. Układem odniesienia jest elektroda wodorowa o symbolu:

ll,O^f+<? /lH₂ + H₂0 i reakcji połówkowej H₃0⁺ +e~ /lH₂ +H₂0.

W tabeli 6 zestawiono standardowe potencjały redoks wy branych układów.

l abela 6. Standardowe potencjały redoks w temperaturze 298 K (25°C)

Elektroda	Reakcja połówkowa	Potencjał V (wolty)
Na‘/Na	Na* + e" <^> Na	-2,71
ai‘7ai	Al^34 + 3e ' «• Al	-1,67
Zn^3+/Zn	Zn^24 + 2e~ <=> Zn	-1,18
l^;c^3'/Fe	Fc^24 + 2e « Fe	-0,44
11,07111,	1130* + e"/l 112 + H,0	0,00
Cu^3 '/Cu	Cu^24 + 2e~ <=> Cu	+0,34
Ag'/Ag	Ag^4 + e~ <=> Ag	+0.80
Clj/CI	1 Cl2 + e~ <=> Cl	+ 1,36
Mn04 /Mir'	Mn04“ + 8 H^ł + 5e~ <=> Mn^24 + 4 H20	+ 1.51

Najniższy potencjał redoks, V = -2,71, ma układ elektrodowy Na/Na. W podanym zestawieniu sód metaliczny jest najsilniejszym reduktorem spośród podanych po prawych stronach równań połówkowych i równocześnie jony sodowe są najsłabszym utleniaczem spośród czynników występujących po lewych stronach równań połówkowych. Najsilniejszym utleniaczem jest jon Mn().| , a najsłabszym reduktorem Mn’¹, gdyż odpowiada im najwyższy potencjał redoks (K + 1,51 woltów).

Zestawiając w reakcjach czynniki utleniające z lewych stron równań połów kowyeh i redukujące ze stron prawych, można otrzymać jako produkty czynniki z drugich stron tych równań. Szybkość i wydajność takich reakcji zależy od róż nicy potencjałów Aj) (zero oznacza warunki standardowe): gdzie:

V_u - potencjał przypisany czynnikowi utleniającemu.

V_r- potencjał przypisany czynnikowi redukującemu.

Wartość £<) nosi nazwę siły elektromotorycznej (SUM), wyrażonej w wolim Im Eo jest wyższe, tym reakcja biegnie spontanicznicj i z coraz bardzici pi/. niętą równowagą na praw'ą stronę równania. W stanie równowagi wy stępi duża przewaga stężenia produktów nad stężeniem substratów.

Korzystając z potencjałów redoks, można łatwo wyznaczyć kierunek pi, biegu reakcji. Jeśli Eq przyjmie wartość dodatnią, oznacza to, że reakcja będ, biegła w oznaczonym kierunku, a gdy Eo przyjmie wartość ujemną, wów*. wiadomo, że reakcja nie zajdzie. Przykładowo: jeśliby w roztworze były jo Cu²⁺ i chodziło o ich zredukowanie cynkiem metalicznym według równania

Cu²⁺+ Zn = Cu + Zn²\

to E₀ = Fcu²‘ - kzn = 0,34 - 1,18 = +1,52 woltów.

Cynk redukuje jony Cu²⁺ do miedzi metalicznej, sam utleniając się do /i Odwrotna reakcja biegnąca z prawej strony na lewą nie będzie zachodził / = -1,18 - 0,34 = -1,52 woltów, czyli znak Eo jest ujemny. W wyniku łakną akcji ze słabszego reduktora Cu powstałby silniejszy Zn i ze słabszego ulico cza Zn²' powstałby utleniacz silniejszy Cu ', co w praktyce nic jest możliwe

.3.1.2. Typy elektrod

Idcktroda jest układem złożonym z metalu zanurzonego w roztworze eh trolitu. Zestawienie dwóch elektrod prowadzi do otrzymania ogniwa galwuin nego. W ogniwie takim katodą jest elektroda ujemna lub dokładniej o i szyni potencjale redoks, a anodą elektroda dodatnia o potencjale \\vższ\ W czasie wytwarzania prądu na katodzie zachodzi proces redukcji, a na anod utleniania.

W praktyce stosuje się rozmaite elektrody, m in elektrody wodorowe (| lyna zanurzona w roztwoize zawierającym jony IM* o aktywności I i otocz* gazowym wodorem o nklywnośei ciśnieniowej I) i elektrody kalomelowe (| t s i in zunuizonn w kalomelii w osml/ie llg.t |, w nasyconym lś< I)