وابستگی pH واکنش های ردوکس در شیمی | فرهنگ لغت دانشجویی

با تنظیم مجدد معادله، به راحتی می توان نشان داد که پتانسیل ردوکس و در نتیجه ظرفیت اکسیداسیون پرمنگنات مقدار PH بستگی به راه حل دارد

E  =   E° + 00.059 v5⋅ ال جی c(MnO4-)c(Mn2+)   +   8  ⋅  0.059 V5  ⋅  ال جی  c(H3O+)E  =   E° + 00.0118 v ⋅ ال جی c(MnO4-)c(Mn2+)   +   0.0945 V  ⋅  ال جی  c(H3O+)E  =   E° + 00.0118 v ⋅ ال جی c(MnO4-)c(Mn2+)   -   0.0945 V  ⋅  پاچمقدار عددی 00.059 ولت در دمای 298 کلوین ازثابت های R و F و همچنین تبدیل طبیعی (ln) به اعشاری (lg)لگاریتم.

با افزایش pH سیستم کاهش می یابد پتانسیل ردوکس و بنابراین قدرت پرمنگنات به عنوان یک عامل اکسید کننده. از طرف دیگر، اگر مقدار pH کاهش یابد، پتانسیل ردوکس و ظرفیت اکسیداسیون افزایش می یابد. بنابراین، در یک محلول به شدت اسیدی، پرمنگنات یک عامل اکسید کننده قوی تر از یک محیط اسیدی ضعیف است.

پرمنگنات دیگر در یک محیط خنثی یا اساسی بسته نمی شود

م n 2 +کاهش می یابد، اما برای تشکیل اکسید منگنز (IV) کم محلول (دی اکسید منگنز، شکل 2). یک جفت ردوکس متناظر دیگر با نتایج بالقوه استاندارد متفاوت

E درجه ( م n O 2   /   م n O 4   – ) .
در این واکنش که وابسته به pH نیز می باشد، اکسیژن اکسیدی توسط آب به یون هیدروکسید تبدیل می شود.

منگنز+VIIO4-منمن  -    +     2اچ    +من2O-منمن       +      3 e-⇌MnO2+II     -II        +    4O  -منمناچ-+من

وابستگی pH از واکنش های ردوکس همچنین باید هنگام جدول بندی پتانسیل های ردوکس استاندارد در نظر گرفته شود. در شرایط استاندارد، غلظت تمام مواد درگیر 1 مول در لیتر است. بنابراین، پتانسیل استاندارد زوج های ردوکس شامل یون های اکسونیوم در pH = 0 اعمال می شود. از طرف دیگر، زمانی که یون های هیدروکسید درگیر هستند، پتانسیل های استاندارد در pH = 14 اعمال می شود.

تعادل بین ید، یدید و یدات

یک سیستم ردوکس وابسته به pH که درک تجربی آن بسیار آسان است، تعادل بین ید از یک سو و ید و یدات از سوی دیگر است.
در اصل، ید واکنش نشان می دهد و یدات و یدید تشکیل می دهد (عدم تناسب). اگر محلول یدید/یدات حاصل دوباره اسیدی شود، ید دوباره تشکیل می‌شود (همزمان یا تناسب). از آنجایی که فقط ید در سیستم رنگی است، موقعیت تعادل به راحتی از نظر نوری قابل تشخیص است.

5 من–-من     +     من    VO3–       +      6 ساعت3O+⇌3 من2     0        +    9 ساعت2O

بنابراین تعادل در بازی در سمت چپ و در اسید در سمت راست است.
دلیل وابستگی به pH این واکنش، تشکیل یدات است، در حالی که کاهش ید به یدید مستقل از pH است.

2IO3- + 12 ساعت3O+ + 10e-⇌من2 + 18 ساعت2O E° = 1.2 ولت (pH=0)10 من-⇌5 من2 + 10e-E° = 0.54 ولت2IO3- + 12 ساعت3O+ + 10 من-⇌6  من2  +   ساعت 182O            ¯

بسته به مقدار pH، مقدار پتانسیل ردوکس کاهش ید به ید تغییر می‌کند و در نتیجه ثابت تعادل واکنش کلی نیز تغییر می‌کند که با استفاده از پتانسیل ردوکس قابل محاسبه است.

پتانسیل های ردوکس استاندارد برای pH 0 اعمال می شود. را ثابت تعادل ک از محاسبه زیر حاصل می شود:

E1 =   1.2V+ 00.059 v10⋅ ال جی c(IO3-)2⋅c(H3O+)12ج (I2)E2 =   0.54 ولت + 00.059 v10⋅ ال جی ج (I2)5ج (I-)10

در تعادل اعمال می شود

E 1   =       E 2، که از آن به شرح زیر است:

1.2 ولت – 0.54 ولت = 00.059 v10  ⋅ال جی ج (I2)5ج (I-)10  + 00.059 v10⋅ال جی ج (I2)c(IO3-)2⋅c(H3O+)12

لگاریتم ها را می توان به صورت عبارت زیر خلاصه کرد که مربوط به لگاریتم ثابت تعادل K مجذور است:

ال جی ج (I2)6ج (I-)10⋅c(IO3-)2⋅c(H3O+)12   =   ال جی  ک2

بنابراین لگاریتم اعشاری K به صورت زیر به دست می آید:

100059   ⋅ (1.2 ولت – 0.54 V) = 2 لیتر Klg K = 559ک ≈ 1056

بنابراین تعادل در pH = 0 تقریباً به طور کامل در سمت راست است، یعنی ید اولیه وجود دارد.

در pH 14 دیگر نمی توانید از پتانسیل ردوکس استاندارد زوج ردوکس استفاده کنید

من 2 من O 3 ‘محاسبه کنید، اما پتانسیل ردوکس در pH = 14 باید برای این جفت ردوکس طبق معادله نرنست محاسبه شود.

E1 =  E°+ 00.059 v10   ⋅  ال جی c(IO3-)2⋅c(H3O+)12ج (I2)  E1 = 1.2V+  00.059 v10  ⋅  lg c(H3O+)12 + 00.059 v10  ⋅  ال جی c(IO3-)2ج (I2) E1 = 1.2 ولت    - 00.059 v10  ⋅  12 pH + 00.059 v10  ⋅  ال جی c(IO3-)2ج (I2) E1 = 021 v  + 00.059 v10⋅   ال جی c(IO3-)2ج (I2)

اگر همانطور که در بالا نشان داده شده است ادامه دهید، این منجر به ثابت تعادل برای pH = 14 می شود

2 لیتر K = 100059⋅(0.21-0.54)ال جی  ک = 28پک=10-28

بنابراین تعادل در pH = 14 تقریباً به طور کامل در سمت چپ است، یعنی ید اولیه وجود ندارد اما واکنش نشان داده و یدید و یدات را تشکیل می دهد.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *