2.5. Направление реакции

На направление и скорость окислительно- восстановительных реакций влияют многие факторы: природа реагирующих веществ, состав среды, концентрация, температура, катализатор и некоторые другие.

Характер взаимодействия между одними и теми же веществами может изменяться в зависимости от pH среды. Это наглядно проявляется в реакциях восстановления перманганата калия одним и тем же восстановителем, например, сульфитом натрия.

окисленная форма восстановленная форма

Кислая среда , pH<7 Бесцветный раствор

Бурый осадок

Р-р зеленого цвета

Влияние концентрации реагентов и температуры четко прослеживается при взаимодействии металлов с серной кислотой. Так, при растворении цинка в разбавленной кислоте, в качестве окислителя выступает ион водорода:

В концентрированной же кислоте окислительные свойства проявляет сера со степенью окисления +6:

Во многих случаях продукты окислительно-восстановительных процессов можно определить экспериментально по наблюдениям, если продукты реакции имеют характерную окраску, выпадают в осадок, выделяются в виде газа, имеют специфический запах. В тех случаях, когда реакция не сопровождается видимыми изменениями, необходимо прибегнуть к логическому рассуждению.

В этом случае мажет быть полезна таблица. В левой графе даны окислители, стрелкой показано, какой продукт получается из данного окислителя при растворении. В правой графе приведены восстановители и продукты их окисления. В таблице также учтено влияние концентрации кислоты и характера среды.

Таблица 2.1

Наиболее часто применяемые восстановители и окислители и продукты реакции

Окислители	Восстановители
Соединения серы
Соединения азота
Соединения хрома
Соединения марганца

Количественной характеристикой самопроизвольного протекания окислительно – восстановительной реакции является расчетное значение ∆φ ^о реакции, которое определяется как разность между потенциалами окислителя и восстановителя. Окислительно – восстановительная реакция протекает самопроизвольно, если разность потенциалов является положительной величиной. Сущность этого заключается в следующем: если мысленно обособить процессы окисления и восстановления, т.е. “составить” гальванический элемент, то в нем будет совершаться электрическая работа за счет протекания химической реакции. Для обратимого процесса справедливо: А (максимально полезная)=А (электрическая), но

А (электрическая) = n F Е^о, где Е^о - стандартная ЭДС, В;

Е^о (∆φ ^о) = φ ^о_{окислителя} - φ ^о _{восстановителя}

Из термодинамики известно, что А = - ∆ G^о, отсюда n F Е^о = - ∆ G^о

Таким образом, изменение энергии Гиббса будет отрицательной величиной, а значит, реакция будет протекать самопроизвольно, при положительном значении разности потенциалов.

Константу равновесия редокс-процесса можно рассчитать, исходя из соотношения:

;

; .