M 1,1.10 5 Trong dung dịch bão hoà:
p u: ∆G0 =– nFE0u (n =2 mol e)
4.2.2.3. Dự đoán độ bền tương đối của các trạng thái oxy hoá khác nhau của một nguyên tố
của một nguyên tố
* Tính thế của một bán phản ứng khi bán phản ứng đó là tổ hợp của hai hay nhiều bán phản ứng khác
Ví dụ: Tính thế của bán phản ứng: (3) Tl3+(aq) + 3e Tl (r) E03 = ? Theo bảng thế điện cực thì: (1) Tl+(aq) + e Tl (r) E01 = - 0,336 V (2) Tl3+(aq) + 2e Tl+(aq) E02 = 1,250 V Giải: Bán phản ứng (3) là tổ hợp của bán phản ứng (1) và (2): (1) Tl+(aq) + e Tl (r) E01 = - 0,336 V (2) Tl3+(aq) + 2e Tl+(aq) E02 = 1,250 V (3) Tl3+(aq) + 3e Tl (r) E03 = ?
Như đã nêu trên, thế là một đại lượng cường độ, không thể cộng lại
được, còn ∆G của phản ứng là một đại lượng có cộng tính, khi số electron
tham gia phản ứng thay đổi, ∆G cũng thay đổi theo.
Vì vậy, muốn tính thế của bán phản ứng (3) từ thế của bán phản ứng (1) và (2) ta làm như sau:
Trước hết, tính ∆G0 đối với mỗi bán phản ứng:
∆G0 1 = - 1 . F . (- 0,336 V) ∆G0 2 = - 2 . F . 1,250 V ∆G03 = ∆G01 + ∆G02 = - 2,16 F Vì ∆G03 = – nFE03 = -3FE03 = - 2,16F Vậy E0 3 = F F 3 16 , 2 −−−− −−−− = + 0,72 V
Ghi chú: Ghi thế khử chuẩn đối với một số hợp chất của một nguyên tố,
chẳng hạn Tl, theo thứ tự số oxy hoá giảm dần theo sơ đồ: Tl3+ 1 →,250→→→
Tl+ −−−− →0,336→→→ Tl 0,720
Sơ đồ trên ghi tóm tắt 3 bán phản ứng khử (1), (2), (3) đã nêu trong ví dụ vừa xét với thế khử chuẩn của từng bán phản ứng, gọi là sơ đồ Latimer.
Có thể xếp hợp chất theo thứ tự số oxy hoá tăng dần, khi đó thế ghi trên sơ đồ sẽ là thế oxy hoá, cụ thể là:
Tl →0,336→→→
Tl+ −−−− →1,250→→→ Tl3+ - 0,720
* Dự đoán độ bền tương đối của các trạng thái oxy hoá của một
nguyên tố (là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của thế điện cực)
Xét xem vàng ở trạng thái oxy hố +1 có tự phân huỷ (tự oxy hoá - khử) theo phản ứng sau không?
3Au+(aq) 2Au (r) + Au3+(aq)
Cho biết Au3+ 1→,41→→→
Au+ 1→,68→→→ Au
Giải:
Nếu Au+ tự oxy hoá - khử thì phương trình phản ứng trên có thế E0
pu > 0.
Phương trình phản ứng oxy hố - khử trên gồm 2 bán phản ứng:
(1) Au+ Au3+ + 2e - E01 = - 1,41 V
Chương 4 – Chiều của phản ứng hóa học vô cơ
______________________________________________________________ (3) 3Au+(aq) 2Au (r) + Au3+(aq) E0pu = 0,27 V
E0pu > 0 →∆G0 = - nFE0pu = - 2. F . 0,27 V < 0
Kết luận: Ở điều kiện chuẩn, vàng ở trạng thái oxy hố +1 có khả năng
tự phân huỷ thành vàng kim loại và vàng ở trạng thái oxy hoá +3.