Сборник основных формул по химии для ВУЗов. М. А. Рябов

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 = ΔЕ⁰_ок – ΔЕ⁰_восст, где Е⁰_ок и ΔЕ⁰_восст – 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 = 10^nΔE/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