ГЛАВА 17. РЕДОКС-РАВНОВЕСИЯ И РЕДОКС-ПРОЦЕССЫ

17.1. Механизм возникновения электродного потенциала

Реакции между окислителями и восстановителями часто называют редокс-процессами (от англ. reduction - восстановление, oxidation - окисление). На количественном уровне редокс-процессы изучаются с помощью электрохимических методов. Направление редокс-процессов и положение равновесия в системах, содержащих окислители и восстановители, определяются с использованием величин электрических потенциалов, возникающих на границах раздела фаз. Для понимания количественных закономерностей редокс-реакций обратимся к теории возникновения потенциалов, при этом ограничимся изучением окислительно-восстановительных процессов, протекающих только в водной среде.

В общем случае причиной возникновения потенциала является обмен заряженными частицами, в результате которого создается избыток носителей электричества данного знака по одну сторону и их недостаток по другую сторону границы раздела.

Рассмотрим сначала процессы, происходящие при контакте металлической пластинки с водой. Диполи воды гидратируют катионы металла поверхностного слоя кристаллической решетки (рис. 17.1, а); выделяющаяся при этом энергия гидратации Е_r идет на разрыв связи ионов с кристаллической решеткой металла E_M. Вследствие этого расположенные на поверхности катионы переходят в водную фазу (рис. 17.1,6).

Металлическая пластинка при этом приобретает отрицательный заряд, а близлежащий слой воды - положительный. Таким образом, на границе раздела металл - вода возникает двойной электрический слой (рис. 17.1, в). Двойной электрический слой подобен заряженному конденсатору с определенной разностью потенциалов между обкладками.

Рис. 17.1. Возникновение скачка потенциала на границе раздела металл - вода: а - гидратация катиона металла; б - переход гидратированных ионов в раствор; в - образование двойного электрического слоя