V. THẾ ĐIỆN CỰC VAØ CHIỀU PHẢN ỨNG OXY HĨA KHỬ 86
2. Chiều của các phản ứng oxy hĩa: 89
Điều kiện tổng quát quyết định chiều tự diễn ra của các phản ứng hĩa học là thế đẳng áp của quá trình phải giảm (∆G <0).
Đối với phản ứng oxy hĩa khử, ngồi đại lượng ∆G, cịn cĩ thể dựa vào đại lượng thế điện cực để xét chiều của chúng:
Ta cĩ các cặp oxy hĩa khử ox1 /kh1 và ox2/kh2 với thế điện tương ứng: ox1 + ne- ⇔ kh1 ,ϕ1
ox2 + ne- ⇔ kh2 , ϕ2
Khi trộn các cặp oxy hĩa khử này với nhau sẽ cĩ phản ứng oxy hĩa khử xảy ra:
ox1 + kh2 ⇔ kh1 + ox2
Theo chiều thuận, phản ứng cĩ: ∆G <0
∆G = -nFE + -nF(ϕ+ -ϕ- ) = -nF(ϕ1 -ϕ2)<0 Hay : ϕ1 > ϕ2
Cặp oxy hĩa khử cĩ thế điện cực lớn hơn sẽ đĩng vai trị chất oxy hĩa vì trên điện cực tương ứng, cặp oxy hĩa- khử đĩ phải xảy ra quá trình khử.
(ox1 + ne- ⇔ kh1).
Cặp oxy hĩa khử cĩ thế điện cực nhỏ hơn đĩng vai trị chất khử vì trên điện cực tương ứng cặp oxy hĩa – khử đĩ phải xảy ra quá trình oxy hĩa :
(kh2 ⇔ ox2 + ne-).
Vì hiệu số ϕ1 > ϕ2 càng lớn (∆G càng âm) thì phản ứng oxy hĩa khử xảy ra càng mạnh và càng hồn tồn nên cặp oxy hĩa khử cĩ thế điện cực càng lớn thì khả năng oxy hĩa (tức dạng oxy hĩa) càng mạnh, khả năng khử (tức dạng khử) càng yếu. Ngược lại, nếu cặp oxy hĩa khử cĩ thế điện cực càng nhỏ thì dạng khử càng mạnh và dạng oxy hĩa càng yếu.
- Qui tắc nhận biết chiều phản ứng oxy hĩa khử : "Phản ứng oxy hĩa khử xảy ra theo chiều dạng oxy hĩa của cặp oxy hĩa – Khử cĩ thế điện cực lớn hơn sẽ oxy hĩa dạng khử của cặp oxy hĩa khử cĩ thế điện cực nhỏ hơn".
-Trong thực tế, ta cĩ thể dựa vào thế điện cực tiêu chuẩn để xét chiều của phản ứng oxy hĩa - khử. Tuy nhiên, việc sử dụng này chỉ cho kết quả chính xác khi thế điện cực tiêu chuẩn của hai cặp oxy hố - khử tham gia phản ứng phải cĩ giá trị cách xa nhau hay khi nhiều điều kiện tiến hành phản ứng gần điều kiện tiêu chuẩn. Khi ϕ1 ≈ ϕ2 hay điều kiện phản ứng khác điều kiện chuẩn thì phải tính ϕ ứng với điều kiện thực tế để xác định chiều của phản ứng.
Ví dụ :
- Cho phản ứng oxy hĩa khử : Hg22 + 2Fe+2 ⇔ 2Hg + 2Fe3+
- Hãy xác định chiều của phản ứng này khi:
CHg22+ = CFe2+ = 10-1 ; CFe3+ = 10-4 Iong/l CHg22+ = CFe2+ = 10-4 ; CFe3+ = 10-1 iong/l
Giải
Hg22+ + 2e- ⇔ Hg ; ϕ0Hg22+ / 2Hg = 0,789V
Fe3+ + e- ⇔ Fe2+, ϕ0Fe3+ / Fe2+ = 0,771 Ở điều kiện chuẩn, nồng độ các chất bằng 1 phản ứng xảy ra theo chiều thuận. - Khi
CHg2+2 = CFe2+ = 10-1 và CFe3+ = 10-4 iong/l
= 0,789 + 0,059 lg 10-1 = 0,76 V 0,059 0,059 ϕHg22+ / 2Hg = ϕ0Hg22+ / 2Hg - 2 LgC 2 Hg + 2 LgC2Hg2- 2+ = 0,789 + 0,059 lg10- = 0,76V CFe3 + ϕFe3+ / Fe2+ = ϕ0Fe2+ / Fe2+ + 0,059lg CFe2 + 10-4 = 0,0771 + 0,059lg 10-1 = 0,59V Vậy phản ứng diễn ra theo chiều thuận
ϕHg 22+/2Hg = 0,789 + 0,03lg10-4 = 0,67V 10 ϕFe3+/Fe2- = 0,771 + -1 0,059lg 10-4 = 0,95V
WY TAØI LIỆU THAM KHẢO ZX
1. NGUYỄN ĐỨC CHUNG
HĨA ĐẠI CƯƠNG - NXB TRẺ .1996
2. NGUYỄN HẠNH
CƠ SỞ LÝ THUYẾT HĨA HỌC – NXB GIÁO DỤC.1998
3. HỊANG NHÂM
HĨA HỌC VƠ CƠ T1 – NXB GIÁO DỤC.1994
4. NGUYỄN ĐÌNH SOA
HĨA ĐẠI CƯƠNG – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TPHCM.1990
5. CHU PHẠM NGỌC SƠN
CƠ SỞ LÝ THUYẾT HĨA HỌC ĐẠI CƯƠNG – ĐH TỔNG HỢP TPHCM.1995
6. LÂM NGỌC THIỀM
NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA HĨA HỌC – NXB KHKT.2000
7. ĐAØO ĐỨC THỨC