Стандартные потенциалы восстановления

Стандартные потенциалы восстановления очень полезны в химии. Они также известны как стандартные потенциалы ячеек или стандартные потенциалы электродов. Они измеряются в вольтах и говорят вам, насколько вероятно, что элемент или ион будут восстановлены за счет получения электронов. Мы четко объясняем концепции и даем вам список стандартных потенциалов восстановления. Нажмите на фото для его просматривания в большем формате.

Например, фтор, указанный в верхней части таблицы, приведенной внизу этой статьи, обладает чрезвычайно высоким сродством к электронам и буквально отрывает их практически от любой другой молекулы, с которой он вступает в контакт. Молекула фтора получит 2 электрона, по одному на каждый атом, в результате чего получится два иона фтора.

К этой таблице часто обращаются при попытке определить достаточно мощный восстановитель или окислитель для окислительно-восстановительной реакции или определить, какие металлы вытеснят другие. Они также представляют напряжение электрохимической полуреакции.

Все реакции, перечисленные в таблице ниже, являются полуреакциями, что означает, что для полной реакции требуется еще одна полуреакция, которая переносит электроны в противоположном направлении.

Что такое стандартный потенциал восстановления?
Давайте определим, что такое стандартный потенциал восстановления. Спонтанные окислительно-восстановительные реакции (окислительно-восстановительные реакции) могут производить электрическую энергию. Вольтовая (гальваническая) ячейка - это электрохимическая ячейка, которая может улавливать эту энергию, используя две полуэлементы, анод, катод и солевой мостик – аналогично фотографии в верхней части этой страницы.

SRP измеряется для полуреакции с использованием водородной полуэлемента, известного как SHE (стандартный водородный электрод). Водородный полуэлемент представляет собой произвольный электрод, который служит в качестве эталона, а потенциал элемента для водородного полуэлемента установлен на нуле.

Какие стандартные потенциалы говорят вам, а какие нет
Когда вы вычисляете стандартный потенциал для реакции, положительный результат говорит вам, что реакция должна быть спонтанной. Это не значит, что так и будет, и это не говорит вам, как быстро будет происходить реакция.

Например, на основе расчетов алюминий должен вытеснять водород из воды. Однако при нормальных условиях этого не происходит из-за образования пассивного микропокрытия из оксида алюминия. Но когда вы смешиваете алюминий с галлием, вы позволяете воде обходить оксидное покрытие, и вы можете видеть, как происходит реакция.

Вы также можете использовать стандартный потенциал реакции для вычисления константы равновесия для реакции. Вы можете рассчитать изменение свободной энергии Гиббса в реакции. И вы можете использовать уравнение Нернста для вычисления потенциала, изменения свободной энергии и константы равновесия в нестандартных условиях, таких как реагенты и продукты разной концентрации.

Советы по потенциалу уменьшения
Вот несколько полезных советов при чтении этой таблицы:

Саму таблицу в нескольких частях смотрим по ссылке: Таблица стандартных потенциалов

Все стандартные потенциалы восстановления относятся к водороду, которому присваивается нулевое значение. Потенциалы для всех других реакций измеряются с помощью так называемого стандартного водородного электрода.
Все реакции перечислены как реакции восстановления, когда элемент или ион получает электроны и приобретает более отрицательный заряд.
Обратите внимание, что элементарный фтор, находящийся в верхней части таблицы, является самым мощным окислителем, и что ничто в таблице не может окислить фторид до положительного иона.
Обратите внимание, что элементарный литий, находящийся в нижней части списка стандартных потенциалов восстановления, является самым мощным восстановителем. Вы даже можете видеть, как литий восстанавливает ионы калия до металлического калия.Когда литий действует как восстановитель, вы меняете уравнение и заряд, указанные в таблице, на противоположный, давая реакции потенциал + 3,05 вольт.
Чем более положительный потенциал, тем больше вероятность возникновения полуреакции
Все эти потенциалы измеряются в стандартных условиях (25 градусов Цельсия, давление 1 атм, раствор с молярной концентрацией 1).
Реакции с ионами H + в уравнении происходят в кислых растворах. Реакции с ионами OH- происходят в основном растворе.
Чтобы получить потенциал обратной реакции, известный как “потенциал окисления”, просто измените знак потенциала на противоположный. Например, стандартный потенциал окисления для полуреакции фторид-ионов с элементарным фтором имеет потенциал -2,87 вольт (что означает, что очень сложно осуществить эту реакцию).).
Эту таблицу можно использовать для прогнозирования того, заменит ли металл другой металл в растворе. Например, чтобы увидеть, заменит ли металлический цинк ионы меди в растворе, образуя элементарную медь, проверьте, не превышает ли потенциал Zn-> Zn + 2 (+ 0,76), добавленный к потенциалу Cu + 2-> Cu (+ 0,34), нуля (это так!)