« 21 »  03  20 15 г.




Таблица активности металлов химия

Электрохимический таблица активности металлов химия напряжений металлов Алессандро Вольта опытным путём установил ряд напряжений металлов: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. Сила гальванического элемента оказывалась тем больше, чем дальше стояли друг от друга члены ряда. Но причина этого в те годы была неизвестна. Правда, ещё в 1797 г. В случае цинка и золота этот вывод не вызывал сомнений; что же касается других металлов, то надо отметить, что их чистота была не очень высока. В таблица активности металлов химия работе Бекетов обобщил исследования относительно способности одних металлов вытеснять другие из растворов их солей. Самый известный пример такой реакции - вытеснение из раствора ионов меди железом восстановление меди железом - ещё в Средние века использовали шарлатаны, таблица активности металлов химия показывавшие "превращение" железного гвоздя в красное "золото". Давно знали и о вытеснении из раствора свинца цинком и кадмием восстановление свинцавытеснении восстановлении железа цинком и т. Так был составлен "вытеснительный ряд", или ряд активности, в котором каждый металл вытесняет восстанавливает из растворов солей все последующие, но ни один из предыдущих. Водород тоже поместили в этот ряд - он оказался перед медью; однако сам водород металлы, как правило, из раствора не вытесняет. Все металлы, стоящие в ряду левее водорода, могут вытеснять его из растворов кислот; медь, серебро, ртуть, платина, золото, расположенные правее, не вытесняют водород. Сначала Бекетов решил, что основная закономерность такова: более лёгкие таблица активности металлов химия способны вытеснять из растворов солей металлы с большей плотностью. Но это не всегда согласовывалось с опытными данными. Непонятно было и то, как связан "вытеснительный ряд" с рядом напряжений Вольта. Со временем накапливалось всё больше свидетельств того, что некоторые "правила вытеснения" могут нарушаться. Как обнаружил Бекетов, водород под давлением 10 таблица активности металлов химия. Английский химик Уильям Одлинг 1829-1921 описал множество случаев подобного "обращения активности". Например, медь вытесняет олово из концентрированного подкисленного раствора SnCl 2 и свинец - из кислого раствора PbCl 2. Медь, олово и свинец находятся в ряду правее кадмия, однако могут вытеснять его из кипящего слабо подкисленного раствора CdCl 2. Теоретическую основу ряда активности и ряда напряжений заложил немецкий физикохимик Вальтер Нернст 1864-1941. Вместо качественной характеристики - "склонности" металла и его иона к тем или иным реакциям - появилась точная количественная величина, характеризующая способность таблица активности металлов химия металла переходить в раствор в виде ионов, а также восстанавливаться из ионов до металла на электроде. Такой величиной является стандартный электродный потенциал металла, а соответствующий ряд, выстроенный в порядке изменения потенциалов, называется рядом стандартных электродных потенциалов. Вы знаете, что если определенным образом соединить два электрода, то получится гальванический элемент. Напряжение этого элемента равно разности электродных потенциалов двух составляющих его электродов. Если известен электродный потенциал одного электрода, мы можем определить таблица активности металлов химия потенциал другого. Обратите внимание на это "если": мы, действительно, должны знать электродный потенциал одного из электродов. Но так как абсолютное значение было не известно, приняли электродный потенциал одного из электродов равным нулю, тогда можно определить таблица активности металлов химия другого электродного потенциала. Нулевое значение дали водородному электроду. Платиновый электрод непрерывно омывается газообразным водородом, который частично растворяется в платине. Устанавливается равновесие между осажденными на платине атомами водорода ионами водорода в растворе. На границе металл - раствор возникает разность потенциалов, которую электрохимики принимают равной нулю. Конечно, в действительности этот потенциал не равен нулю, но его значение таблица активности металлов химия неизвестно. Поэтому определение потенциала любого электрода с помощью стандартного водородного электрода имеет относительный характер; мы определяем его по отношению к условно принятому за нуль значению стандартного водородного потенциала. Стандартный электродный потенциал - основная характеристика электрода - измерен и отражен в справочной литературе. Электродные потенциалы наиболее активных металлов, реагирующих с водой, получены косвенным путём. Схема установки для измерения потенциалов: 1 - водородный электрод; 2 - сифон; 3 - металлический электрод, у которого измеряется потенциал; 4 - сифон. Обычно таблица активности металлов химия потенциалы записывают как потенциалы восстановления ионов металлов. Это значит, что Таблица активности металлов химия гальванической пары литий - золото если бы такая пара могла работать в водной среде равнялась бы 4,72 В; для распространённой пары медь - цинк ЭДС значительно меньше и составляет 1,10 В соответствующие потенциалы металлов равны -0,76 и +0,34 Для неводных электролитов можно использовать и щелочные металлы; так устроены литиевые элементы - они дают ЭДС до 3,5 Таблица активности металлов химия. Конечно, потенциалы для неводных растворов другие. Как видно, литий "обогнал" значительно более активные щелочные металлы. В чём тут дело? Объясняется это тем, что значение стандартного электродного потенциала таблица активности металлов химия от нескольких процессов: атомизации металла с полным разрушением его кристаллической структуры, ионизации атомов металла в газовой фазе, перехода ионов металла в водный раствор. И здесь, как у многоборцев, побеждает тот, кто наберёт наибольшую сумму баллов, а она зависит как от размера иона, так и от его заряда. Сравним, например, литий и натрий. Чтобы по таблицам электродных потенциалов определить ЭДС гальванической пары в нестандартных условиях, необходимо вносить таблица активности металлов химия поправки. E° - это основная характеристика электрода. Уравнение Нернста демонстрирует, что электродный потенциал любого электрода может меняться в очень широких пределах. Это подтверждает член уравнения, который таблица активности металлов химия от концентрации ионов металла. Это означает, что таблица активности металлов химия легче других отдает катионы в раствор и заряжается отрицательно. В ряду напряжения повышение электродного потенциала означает усиление окислительных и ослабление восстановительных свойств металлов. Выходит, что самый сильный из всех восстановителей, указанных в ряду, - это литий, а самый слабый - золото. Восстановленная форма Число отданных електронов Окисленная форма Стандартный электродный потенциал, В Li 1e Li + -3,05 K 1e K + -2,925 Rb 1e Rb + -2,925 Cs 1e Cs + -2,923 Ba 2e Ba 2+ -2,91 Sr 2e Sr 2+ -2,89 Ca 2e Ca 2+ -2,87 Na 1e Na + -2,71 Mg 2e Mg 2+ -2,36 Al 3e Al таблица активности металлов химия -1,66 Mn 2e Mn 2+ -1,18 Zn 2e Zn 2+ -0,76 Cr 3e Cr 3+ -0,74 Fe 2e Fe 2+ -0,44 Cd 2e Cd 2+ -0,40 Co 2e Co 2+ -0,28 Ni 2e Ni 2+ -0,25 Sn 2e Sn 2+ -0,14 Pb 2e Pb 2+ -0,13 Fe 3e Fe 3+ -0,04 H 2 2e 2H + 0,00 Cu 2e Cu 2+ таблица активности металлов химия Cu 1e Cu + таблица активности металлов химия 2Hg 2e Hg 2 2+ 0,79 Ag 1e Ag + 0,80 Hg 2e Hg 2+ 0,85 Pt 2e Pt 2+ 1,20 Au 3e Au 3+ 1,50 Сейчас мы уже можем предвидеть направление окислительно-восстановительного процесса, в котором участвуют металлы или их ионы. Металл из электрода, таблица активности металлов химия отличается меньшим потенциалом, будет являться восстановителем по отношению к ионам всех металлов, расположенных после него в таблице потенциалов. Но кроме электродного потенциала таблица активности металлов химия "энергия ионизации" - мера легкости, с которой атомы металлов отдают свои электроны; по ней можно судить об окислительно-восстановительных свойствах химических элементов. Кроме того, существует величина "работа выхода электрона" - энергия необходимая для отрыва электрона с поверхности металла. Каким из этих понятий следует пользоваться, зависит от того, в какой среде происходит окислительно-восстановительный процесс. Если в водных растворах - руководствуемся таблицей электродных потенциалов. Обратите внимание: последовательность элементов в ней может чуть-чуть отличаться от той, какую имеем при расположении элементов по значениям энергии ионизации выше описывался подобный случай. При определении потенциального скачка на границе металл - раствор играет таблица активности металлов химия только электронная структура металла, но и склонность его ионов к гидратации, т. Это означает, что ряд электродных потенциалов относится только к водным растворам. Для неводных растворителей таблица активности металлов химия учитывать склонность ионов металлов к сольватации, определять такие же ряды потенциалов для других растворов например, для ацетоновых, бензольных и т. Итак, упорядочивание по электродному потенциалу - это тот же ряд относительной активности металлов. Только в ряду относительной активности отсутствует значение электродного потенциала. Свойства ряда относительной активности те же самые: каждый металл этого ряда в состоянии вытеснить стоящие за ним металлы из их соединения. Только никогда нельзя забывать, что утверждение это справедливо, когда концентрация ионов металлов в растворе равна единице. А этим ограничением пренебрегать не следует. Каждый, кто изучал ряд относительной активности, знает, что металлы, стоящие в этом ряду до водорода, должны вытеснять его из водородсодержащих соединений. И действительно, металлы, чьи электроды обладают более отрицательным стандартным потенциалом, чем потенциал водорода, вступают в реакцию и с азотной и с серной, и с соляной и даже уксусной кислотой. Но в не подкисленной воде таблица активности металлов химия ионов водорода очень мала. Это означает, что потенциал водородного электрода это уже не будет стандартный водородный электродпогруженного в воду, будет более отрицательным, чем стандартный водородный потенциал. Обратимся к формуле Нернста. Следует сравнивать не стандартные, а действительные реальные электродные потенциалы при этих условиях. Практически же водород сместился влево в ряду относительной активности элементов и занимает место перед цинком и железом, но все еще после щелочных и щелочноземельных металлов, поэтому они взаимодействуют с водой, выделяя при этом водород. Ряд относительной активности, составлен только для электродов из металла. Но можно расширить представления об электродных потенциалах. Электродом мы назвали любой металл, погруженный в раствор, содержащий его ионы. Это по сути дела окислительно-восстановительная пара. В числителе указывается восстановленная форма, а в знаменателе - окислительная. Так же, как водородный электрод, можно сконструировать и другие - из хлора, кислорода, фтора их называют газовыми электродами. Электродные потенциалы определены не только для металлов, но и для множества окислительно-восстановительных реакций с участием как катионов, так и анионов. Это позволяет теоретически предсказывать возможность протекания разнообразных окислительно-восстановительных реакций в различных условиях. И у него таблица активности металлов химия стандартный электродный потенциал. В таблицу можно внести все окислители и все восстановители. Теперь можно убрать прилагательное "электродный", будем говорить о восстановительно-окислительном потенциале, хотя, если потребуется, мы можем сконструировать и соответствующий электрод. Как видите, восстановленные и окисленные формы иногда содержат не только свободные элементы и ноны, но также и воду или ее ионы. Присутствием воды пренебрегать нельзя. Она не только среда, но и активный участник протекающих в ней окислительно-восстановительных процессов. Из данных таблицы легко понять, что сульфит-ионы SO 3 2- - сравнительно сильные восстановители и проявляют себя в щелочной среде, перманганат-ион MnO 4 - этот общепризнанный окислитель, может существовать в нескольких окисленных формах, которые определяются числом принятых от молекулы окислителя электронов, а оно таблица активности металлов химия свою очередь таблица активности металлов химия кислотностью среды. В сильнокислой среде он принимает 5 электронов и восстанавливается до двухвалентного марганца, а в нейтральной или слабокислой среде - до четырехвалентного. Восстановленная форма Число отданных електронов Окисленная форма Стандартный окислительно-восстановительный потенциал, В Li 1e Li таблица активности металлов химия -3,05 K 1e K + -2,92 Ca 2e Ca 2+ -2,87 SO 3 2- + 2OH - 2e SO 4 2- + H 2O -0,93 Fe 2e Fe 2+ -0,44 H 2 2e 2H + 0,00 S - 1e S 0,14 Cu + 1e Cu 2+ 0,15 2I - 2e I 2 таблица активности металлов химия Fe 2+ 1e Fe 3+ 0,75 2Cl - 2e Cl 2 0,36 Mn 2+ + 4H 2O 5e MnO 4 - + 8H + 1,51 MnO 2 + 2H 2O 3e MnO 4 - + 4H + 1,69 2F - 2e F 2 2,87 Рассмотрим конкретный пример. В таблице против этих пар стоит соответственно 0,536 и 0,153 Значения восстановительно-окислительных потенциалов показывают, что ионы Cu + являются более сильным восстановителем, чем Это означает, что иод растворится в растворах одновалентной меди, т. Мы должны пользоваться таблицей восстановительно-окислительных потенциалов, но никогда не следует забывать и уравнения Нернста и Петерса. В случаи использования содержимого сайта, необходимо ставить активные ссылки на данный сайт видимые посетителями и поисковыми роботами.




Кроха Марьяша