Oksidlanish - qaytarilish potensiali

Oksidlanish - qaytarilish potensiali
Moddalarning eritmalaridagi oksidlovchilik va qaytaruvchanlik xossalarini miqdoriy jihatdan xarakterlash uchun ularning elektrod potensiallari yoki oksidlanish - qaytarilish potensiallari qiymatidan foydalaniladi. Ayni moddaning elektrod potensiali qancha kichik qiymatga ega bo’lsa, u shuncha qaytaruvchilik xossasini namoyon qiladi va aksincha u qancha katta qiymatga ega bo‘lsa, shuncha kuchli oksidlovchilik xossaga ega bo’ladi. Misol tariqasida:
F2+ 2e->2F H2 + 2e-->211
Prosessalarni ko’rib chiqaylik. Bu erda biz ikkita oksidlanish-qaytarilish juftiga egamiz. Biri F2 /2F-, ikkinchisi H2 /2H-, ularning normal elektrod potensiallari Е1 =2,85V, E2=-2,23V. Sistemaning oksidlanish-qaytarilish potensiali qanchalik katta bo’lsa, moddaning oksidlangan formasi shunchalik kuchli oksidlovchi xossaga ega bo‘ladi degan qoidaga asoslanib, F2 juda kuchli oksidlovchi, Нesa kuchli qaytaruvchi bo’ladi degan xulosaga kelamiz. Oksidlanish-qaytarilish potensiallari qiymatlaridanfoydalanib, birinchidan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari qaysi yo’nalishda borishini oldindan ayta olamiz; ikkinchidan oksidlanish-qaytarilish potensiallariga muvozanat konstantasini hisoblay olamiz. Аgar oksidlovchi juftning normal elektrod potensialini ayirganimizda hosil bo’ladigan ayirma (ya’ni shu sistemadan tashkil topgan galvanik elementnng elektr yurituvchi kuchi) musbat qiymatga ega bo’lsa, berilgan oksidlanish- qaytarilish reaksiya chapdan o’ngga tomon bora oladi. Masalan: 2FeCl3+ 2KJ J2 +2KC1 + 2FeCl2
reaksiyani ko‘rib chiqaylik.
Bu reaksiyada ikkita oksidlanish - qaytarilish juftlari ishtirok etadi: biri Fe3+/Fe2+ jufti bo’lib, uning oksidlanish-qaytarilish normal potensiali E1=0,771V; ikkinchisi J2/2J-jufti, uning potensiali Е2 =0,54V ga teng. Ular orasidagi ayirma Е1-Е2 =0,771- 0,54 =0,231V musbat qiymatga teng. Shuning uchun
2FeCl3+ 2KJ J2 +2KC1 + 2FeCl2
Reaksiya amalga osha oladi. KJ oksidlanadi; FeCl3 qaytariladi, lekin FeCl3, KBr ni oksidlay olmaydi, chunki Br2/2Br juftining oksidlanish-qaytarilish normal potensiali 1,07V ga teng.
Fe3+/Fe2+ bilan Br2/2Br juftining normal potensialilari orasidagi ayirma manfiy qiymatga ega:
0,771-1,07=-0,30V
Demak reaksiya chapdan o‘ngga bora olmaydi.
Endi oksidlanish- qaytarilish reaksiyalarning muvozanat konstantasini hisoblab topish uchun zarur bo‘lgan formulani keltiramiz
lg K =
(Eo -EZo)
0,058
Bu erda E0 va Е/0- reaksiyada ishtirok etgan oksidlanish- qaytarilish juftlarining normal potensiallari, K - muvozanat konstantasi, n- qaytaruvchidan oksidlovchiga o‘tgan elektronlar soni.
Elektroliz - bu elektr toki ta'sirida elektrolit eritmalarda yoki suyuqlanmalarda boradigan oksidlanish - qaytarilish jarayondir.
Elektrolizni amalga oshirish uchun elektrolit eritmasiga yoki suyuqlanmaga tushirilgan katod elektrodga o'zgarmas tok manbaining manfiy qutbini va anod elektrodga musbat qutbini ulash kerak.
Elektrodlar o'zi ikki xil bo'ladi :
Erimaydigan - ularga grafit, platina kiradi. Eriymadigan elektrodlar kimyoviy jarayonda ishtirok etmaydi, ular faqat elektron o'tkazgich vazifasini o'tadi.
Eriydigan elektrodlar - ularga yuqorida ko'rsatilgan metallardan boshqa hamma metall elektrodlar kiradi. Bu elektrodlar elektroliz jarayonida eritmaga o'zining ionlarini yuboradi, ya'ni anod elektrod o'zi eriydi.
Katod elektrodda elektrolitni musbat zaryadlangan ionlari elektron qabul qilib, zaryadsizlanadi. Qaysi ionning oldin zaryadsizlanishi eng avval metallarning kuchlanishlar qatorida vodorodga nisbatan joylanishiga, metall ionining konsentratsiyasiga va ayrim hollarda elektrod materialiga bog'liq bo'ladi?
Bir xil sharoitda kam aktiv metallar ionlari ya'ni kuchlanishlar qatorida vodoroddan keyin joylashgan metall engil zaryadsizlanadi va metallarning kuchlanish qatorida vodorodgacha joylashgan metallarning ionlari qiyin zaryadsizlanadi.
Suvli eritmalarda elektrolitning kationi va suvning H+ ioni konsentratsiyalari bir xil sharoitda bo'lmaydi. Bu esa, suvli eritmalarda vodoroddan aktiv metallar ionlarining qaytarilishiga olib keladi. Suvli eritmalarda juda aktiv kuchlanishlar qatorida alyminiygacha bo'lgan metallar ionlari qaytarilmaydi.
Suvli eritmalarda anodda elektrolit anionlaridan faqat kislorodsiz kislota qoldiklari: Cl-, Br-, I-, F-, S-2, CN- va boshqalar zaryadsizlanadi, ya'ni oksidlanadi. Agar kislorodli kislota qoldiqlari : NO3-, SO42-, PO43-, CO32-, va boshqalar bo'lsa ular o'rniga suvning gidroksid OH- ionlarining o’zi zaryadsizlanadi. Masalan, osh tuzi NaCl ni suvli eritmasining elektroliz jarayoni ko'rib chiqaylik. Hamma tuzlar kuchli elektrolitlardir, shuning uchun ular eritmalarda ion holda bo'ladi. Elektroliz jarayoni yozishda suvli eritma elektrolizga uchrayotganligini ko'rsatish uchun tuz bilan birga suv molekulasini yozish kerak. Lekin suv kam dissotsiatsiyalanuvchi birikma bo'lgani uchun uni dissotsiatsiyasini ko'rsatmasa ham bo'ladi.
1 - Misol. Osh tuzi - NaCl suvli eritmasining elektroliz sxemasi NaCl = Na+ + Cl-
H2O= H+ + OH-
■ / \ Им+ ; nTтм; n - _ /-vkt + ; nmt t- iгТлт-i • 1 •
Katod
|
(-)
|
2Na+ + 2H2O + 2e- = 2Na+ + 2OH- +
H2 f ► KOH
|
Qaytarilishj arayoni. Ishqoriymuhit.
|
Anod
|
(+)
|
2Cl- - 2e- = Ci2f ► H2SO4 +O2
|
Oksidlanish jarayoni.
Neytral muhit.
|
Katodda vodorod ajralibchiqadiva muhitishqoriy, anodda esa xlor ajralib chiqadi
va muhit neytral bo'ladi.
|