Сборник основных формул по химии для ВУЗов. М. А. Рябов
Читать онлайн книгу.
реакции К связана с величиной изменения стандартной энергии Гиббса ΔG для этой же реакции:
ΔG = – RTlnK, или ΔG = -2,3RTlgK, или К= 10-0,435ΔG/RT
Если К > 1, то lgK > 0 и ΔG < 0, т. е. если равновесие сдвинуто вправо, то реакция – переход от исходного состояния к равновесному – идет самопроизвольно.
Если К < 1, то lgK < 0 и ΔG > 0, т. е. если равновесие сдвинуто влево, то реакция самопроизвольно вправо не идет.
Закон смещения равновесия: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, в системе возникает процесс, который противодействует внешнему воздействию.
5. Окислительно-восстановительные реакции
Окислительно-восстановите льные реакции – реакции, которые идут с изменением степеней окисления элементов.
Окисление – процесс отдачи электронов.
Восстановление – процесс присоединения электронов.
Окислитель – атом, молекула или ион, который принимает электроны.
Восстановитель – атом, молекула или ион, который отдает электроны.
Окислители, принимая электроны, переходят в восстановленную форму:
F2 [ок. ] + 2ē → 2F¯ [восст.].
Восстановители, отдавая электроны, переходят в окисленную форму:
Na0 [восст. ] – 1ē → Na+ [ок.].
Равновесие между окисленной и восстановленной формами характеризуется с помощью уравнения Нернста для окислительно-восстановительного потенциала:
где Е0 – стандартное значение окислительно-восстановительного потенциала; n – число переданных электронов; [восст. ] и [ок. ] – молярные концентрации соединения в восстановленной и окисленной формах соответственно.
Величины стандартных электродных потенциалов Е0 приведены в таблицах и характеризуют окислительные и восстановительные свойства соединений: чем поло-жительнее величина Е0, тем сильнее окислительные свойства, и чем отрицательнее значение Е0, тем сильнее восстановительные свойства.
Например, для F2 + 2ē ↔ 2F¯Е0 = 2,87 вольт, а для Na+ + 1ē ↔ Na0Е0 = -2,71 вольт (процесс всегда записывается для реакций восстановления).
Окислительно-восстановительная реакция представляет собой совокупность двух полуреакций, окисления и восстановления, и характеризуется электродвижущей силой (э.д.с.) ΔЕ0: ΔЕ0 = ΔЕ0ок – ΔЕ0восст, где Е0ок и ΔЕ0восст – стандартные потенциалы окислителя и восстановителя для данной реакции.
Э.д.с. реакции ΔЕ0 связана с изменением свободной энергии Гиббса ΔG и константой равновесия реакции К:
ΔG = – nFΔЕ0 или ΔЕ = (RT/nF)lnK.
Э.д.с. реакции при нестандартных концентрациях ΔЕ равна: ΔЕ = ΔЕ0 – (RT/nF) × IgK или ΔЕ = ΔЕ0 – (0,059/n)lgK.
В случае равновесия ΔG = 0 и ΔЕ = 0, откуда ΔЕ = (0,059/n)lgK и К = 10nΔE/0,059.
Для самопроизвольного протекания реакции должны выполняться соотношения: ΔG < 0 или К >> 1, которым соответствует условие ΔЕ0 > 0. Поэтому для определения возможности протекания данной окислительно-восстановительной