Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Ионные равновесия в водных растворах

Таланов В. М., Житный Г. М.,

1.3.1. Общие положения

В ходе окислительно-восстановительных реакций обмениваемой частицей является электрон. Донор и акцептор электронов в этих равновесиях носят специальные названия: донор электронов называется восстановителем, а их акцептор - окислителем:

восстановитель D окислитель + ne

Часто восстановитель обозначают буквами Red, а окислитель - Ox. В этих обозначения уравнение окислительно-восстанови­тельной полуреакции может быть записано следующим образом:

Red D Ox + ne

D А

Как и в случае других донорно-акцепторных взаимодействий, всякая реальная окислительно-восстановительная реакция может быть представлена как сочетание по крайней мере двух полуреакций. Так, окисление ионов олова (II) ионами железа (III) представляет собой совокупность следующих полуреакций:

2Fe3+ + 2e D 2Fe2+

Sn2+ - 2e D Sn4+

2Fe3+ + Sn2+ D 2Fe2+ + Sn4+

В данном случае взаимодействуют между собой две сопряженные окислительно-восстановительные пары (или, как их иногда называют, окислительно-восстановительные системы): Fe3+/Fe2+ и Sn4+/ Sn2+. В этой связи напомним, что при символическом изображении окислительно-восстановительных пар окислитель следует писать над чертой, а восстановитель этой пары – под чертой.

Итак, сущность любой реально протекающей окислительно-восстановительной реакции заключается в том, что окислитель одной пары взаимодействует с восстановителем другой пары, в результате чего образуются продукты этого взаимодействия, что в общем виде может быть представлено следующим образом:

aOx1 + ne D aRed1

bRed2 – ne D bOx2

aOx1 + bRed2 D aRed1 + bOx2

Здесь a и b – стехиометрические коэффициенты, а n – число электронов, переносимых от восстановителя (донор) к окислителю (акцептор).

Как обычно, суммарное окислительно-восстановительное равновесие всегда смещено в сторону той реакции, при которой более сильный окислитель взаимодействует с более сильным восстановителем.

Важно заметить, что по сравнению с другими, уже рассмотренными ранее донорно-акцепторными взаимодействиями, окислительно-восстано­вительные реакции имеют ряд особенностей, важнейшие из которых могут быть сформулированы следующим образом:

В окислительно-восстановительных реакциях переносимой частицей является электрон, не способный существовать в водном растворе, поэтому количественные соотношения, описывающие окислительно-восстановительные равновесия, никогда не содержат "концентрацию" электрона.

В отличие от других переносимых частиц - протона и лигандов - электрон (электроны) переходят от восстановителя к окислителю не через раствор, а в результате непосредственного контакта частиц.

В равновесиях с переносом протона и лигандов растворитель– вода – является своеобразной "точкой отсчета" для количественной характеристики силы донора и акцептора. Так, в случае кислотно-основных равновесий сила кислоты (основания) количественно характеризуется константами кислотности (основности), причем в растворе не может быть кислот более сильных, чем ион оксония (упрощенно - Н+) и оснований, более сильных, чем гидроксид-анион ОН. В равновесиях комплексообразования сила донора и акцептора определяется соответствующими константами нестойкости, но и здесь - хоть и в неявной форме - вода является исходной точкой, поскольку в водных растворах реально существуют только те комплексы, которые устойчивее аквакомплексов.

В случае окислительно-восстановительных равновесий в водных растворах сила окислителей и восстановителей количественно характеризуется стандартным электродным потенциалом окислительно-восстановительной пары относительно условно выбранной системы - нормального водородного электрода, а для условий, отличающихся от стандартных - величиной электродного потенциала, рассчитанного с помощью уравнения Нернста.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074