35. Окиснення і відновлення. Окисно-відновні потенціали.

Окисно-відновна реакція – хімічна реакція, яка відбувається зі зміною ступеня окиснення атомів, що входять до складу реагентів, і реалізується перерозподілом електронів між атомом-окисником та атомом-відновником. У процесі окисно-відновної реакції відновник віддає електрони, тобто окиснюється; окисник приєднує електрони, тобто відновлюється. Причому будь-яка окисно-відновна реакція являє собою єдність двох протилежних перетворень – окисненнята відновлення, що відбуваються одночасно та без відриву одне від одного. А=А⁺+е^- Окиснення: Речовина A як відновник віддає один електрон. В+е^-=В^- Відновлення: Речовина В як окисник приймає електрон. А+В=А⁺+В^-Окисно-відновна реакція: Речовина А віддає електрон речовині В.

Види окисно-відновних реакцій міжмолекулярні – реакції, в яких атоми, що відновлюються та окиснюються знаходяться в різних молекулах, наприклад: H₂S+Cl₂=S+2HCl внутрішньомолекулярні – реакції, в яких атоми, що відновлюються та окиснюються знаходяться в одній і тій ж самій молекулі, наприклад: 2H₂O=2H₂+O₂репропорціонування (компропорціонування) NH₄NO₃=N₂O+2H₂O диспропорціонування (самоокиснення-самовідновлення) – реакції, в яких атоми одного елементу перетворюються на речовину (речовини) зі змінною ступенів окиснення, наприклад: Cl₂+H₂O=HClO+HCl. Окисно-відновна реакція між воднем та фтором H₂⁰+F₂⁰=2H⁺¹F^-1 Поділяється на дві напівреакції 1) Окиснення: H₂⁰-2e^-=2H⁺2) Відновлення: F₂⁰+2e^-=2F^-Атоми та йони, які в даній реакції приєднують електрони є окисниками, а які віддають електрони – відновниками.

Гальванічний елемент – хімічне джерело живлення, в якому використовується різниця електродних потенціалів двох металів, занурених у електроліт. Такий елемент складається з двох різних металів, з'єднаних за допомогою сольового містка, а окремі половини комірки відокремлені пористою мембраною. Це може бути цинковий і мідний електроди, занурені в розчин сірчаної кислоти. Кожен із електродів зокрема разом із електролітом, в який він занурений, утворює напівелемент. Якщо з'єднати електроди провідником, то заряд стікатиме від електрода з більшим потенціалом, до електрода з меншим потенціалом, утворюючи електричний струм. Електродний потенціал – різниця електричних потенціалів між електродом та електролітом, в контакті з яким він знаходиться. Водневий електрод – відновлювально-окисний електрод, що береться за основу термодинамічної шкали відновлювально-окисних потенціліалів і = 0.

Рівняння Нернста – рівняння, що описує залежність рівноважного потенціалу електрода від термодинамічної активності (концентрації) потенціал-визначальних компонентів розчину електроліту. Е=Е⁰+ , де Е – електродний потенціал, Е⁰ –стандартний електродний потенціал, R – універсальна газова стала, T – абсолютна температура, n – кількість електронів, що беруть участь, F – число Фарадея 96485,33 Кл ٭моль, а – активності відповідно ок.і від. форм системи, якщо підставити числові значення R, F, то при Т=298К отримаємо Е=Е⁰+ lg

Електроліз – розклад речовин постійним електричним струмом, полягає в електрохімічних процесах окиснення та відновлення на електродах. При електролізі позитивно заряджені йони (катіони) рухаються до катода, на якому електрохімічно відновлюються. Негативно заряджені йони (аніони) рухаються до анода, де електрохімічно окиснюються. В результаті на електродах виділяються речовини в кількостях, пропорційних кількості пропущеного струму. Електроліз застосовується для одержання багатьох речовин (металів, водню, хлору), при гальваностегії (нанесенні металічних покриттів).