Окислительно-восстановительный потенциал
Окислительно-восстановительный потенциал показывает, насколько сильно окисленная форма вещества стремится принять электроны у восстановленной формы или другого вещества. Чем выше потенциал пары, тем сильнее её окислительная способность.
Понятие используют для окислительно-восстановительных процессов, в которых одни частицы отдают электроны, а другие принимают. Например, в паре \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\) ионы меди(II) принимают электроны и превращаются в атомы меди: \(\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu}\). Вещество, принимающее электроны, называют окислителем, а отдающее электроны — восстановителем.
Формула и знак потенциала
Здесь \(E\) — потенциал пары в данных условиях, \(E^\circ\) — стандартный электродный потенциал, \(R\) — газовая постоянная, \(T\) — абсолютная температура, \(n\) — число переданных электронов, \(F\) — постоянная Фарадея, а \(Q\) — реакционный частный. В школьных задачах чаще сравнивают табличные значения \(E^\circ\).
У пары \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\) стандартный потенциал выше, чем у пары \(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}\). Поэтому \(\mathrm{Cu^{2+}}\) легче принимает электроны, чем \(\mathrm{Zn^{2+}}\), а цинк легче их отдаёт. В реакции между ними медь(II) — окислитель, цинк — восстановитель.
Потенциал относится не к отдельному иону или металлу, а к окислительно-восстановительной паре: окисленная форма записывается первой, восстановленная — второй. Большой положительный потенциал означает сильную способность принимать электроны, но не «большой запас электронов».
Какая пара при прочих равных условиях сильнее принимает электроны?
Главное
- Окислительно-восстановительный потенциал измеряет склонность пары принимать или отдавать электроны.
- Высокий потенциал соответствует более сильному окислителю; низкий — более сильному восстановителю.
- Для сравнения пар используют стандартные потенциалы, а в реальных условиях учитывают концентрации, температуру и число электронов.