Окислительно-восстановительный потенциал элемента
Окислительно-восстановительный потенциал характеризует, насколько легко частицы окислительно-восстановительной пары принимают или отдают электроны. Чем выше потенциал восстановления, тем сильнее окислитель; чем ниже — тем легче вещество выступает восстановителем.
На значение потенциала влияют природа частиц, их концентрация, температура и среда раствора. Поэтому сравнивают обычно стандартные электродные потенциалы \(E^\circ\), определённые при стандартных условиях. Эти данные помогают предсказывать направление изменения свойств элементов в периодах и группах и возможность протекания окислительно-восстановительной реакции.
Формула
Здесь \(E\) — потенциал при данных условиях, \(E^\circ\) — стандартный потенциал, \(R\) — газовая постоянная, \(T\) — абсолютная температура, \(n\) — число принятых или отданных электронов, \(F\) — постоянная Фарадея, \(Q\) — реакционный частный. В школьных задачах чаще используют таблицу стандартных потенциалов и сравнивают значения \(E^\circ\).
Для пары \(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}\) значение \(E^\circ\) положительное, а для пары \(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}\) — отрицательное. Поэтому ионы \(\mathrm{Cu^{2+}}\) легче принимают электроны, чем ионы \(\mathrm{Zn^{2+}}\), а цинк легче отдаёт электроны. Реакция \(\mathrm{Zn + Cu^{2+} -> Zn^{2+} + Cu}\) протекает самопроизвольно.
Окислительно-восстановительный потенциал не равен электроотрицательности и не является энергией ионизации. Электроотрицательность характеризует смещение общей электронной пары в молекуле, энергия ионизации — удаление электрона из изолированного атома, а потенциал описывает обмен электронами в конкретной окислительно-восстановительной паре и условиях.
Какая частица является более сильным окислителем при сравнении двух пар?
Главное
- Потенциал относится к окислительно-восстановительной паре, а не к элементу вне конкретной системы.
- Высокий \(E^\circ\) означает сильные окислительные свойства; низкий — сильные восстановительные свойства.
- Потенциал зависит от условий, поэтому для сравнения используют стандартные значения и учитывают периодические закономерности.