Окислительно-восстановительные системы. Хлорсеребряный электрод сравнения. Уравнение для вычисления окислительно-восстановительных потенциалов

Отличительным признаком окислительно-восстановительных (редокс-) реакций является переносэлектронов между реагирующими частицами – ионами, атомами, молекулами, комплексами, в результате чего изменяется степень окисления реагирующих частиц, например, Fe²⁺ - e^- → Fe³⁺.

Поскольку электроны не могут накапливаться в растворе, одновременно должны протекать два процесса – отдача и принятие электронов, т. е. процесс окисления одних и восстановления других частиц. Таким образом, любая окислительно-восстановительная реакция всегда может быть представлена в виде двухполуреакций

aОx₁ + bRed₂ → аRed₁ + bОx₂, аОx₁ + nе^- → aRed₁,

bRed₂ – nе^- → bОx₂ где Ox – окисленная форма, Red – восстановленная форма.

Исходная частица и продукт каждой полуреакции составляют сопряженную окислительно-восстановительную пару или систему. Иными словами, в вышеприведенных полуреакциях Red₁ является сопряженным с Оx₁, а Оx₂ сопряжен с Red₂.В качестве доноров или акцепторов электронов могут выступать не только частицы, находящиеся в растворе, но и электроды. В этом случае окислительно-восстановительная реакция происходит на границе электрод-раствор и называется электрохимической.

Окислительно-восстановительные реакции, как и все динамические процессы, в той или иной мереобратимы. Направление реакций определяется соотношением электронодонорных свойств компонентов системы одной окислительно-восстановительной полуреакции и электроно-акцепторных свойств второй (при условии постоянства факторов, влияющих на смещение равновесных химических реакций).Перемещение электронов в ходе окислительно-восстановительных реакций приводит к возникновениюпотенциала. Таким образом, потенциал, измеряемый в вольтах, служит мерой окислительно-восстановительной способности соединения.

Хлоридсере́бряный электро́д (ХСЭ) благодаря стабильности потенциала и простоте конструкции является одним из наиболее часто употребляемых в лабораторной практике электродов сравнения. Представляет собой серебряную пластинку или проволочку, покрытую слоем малорастворимой солисеребра (обычно - хлорида) и опущенной в насыщенный раствор хлорида калия. Схематически записывается как: Ag|AgCl|KCl|Cl⁻.

Потенциалоопределяющим для такого электрода является анион хлорида в равновесии: AgCl(s) ↔ Ag⁺ + Cl⁻

При 25 °С потенциал насыщенного ХСЭ составляет 0,22234 В^[1].

Для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций (ОВР) в растворах широко применяется метод полуреакций, называемый также методом электронно-ионного баланса. Окислительно-восстановительный процесс в этом методе записывают как сумму уравнений полуреакций, домноженных на соответствующие коэффициенты в зависимости от количества отдаваемых или принимаемых электронов. В полученной сумме при необходимости сокращают одинаковые частицы, а также учитывают возможность образования слабых электролитов или малорастворимых веществ из ионов, оказавшихся в одной части суммарного уравнения.