Теоретическое введение. Величина окислительно – восстановительного потенциала в природных водах отражает

Величина окислительно – восстановительного потенциала в природных водах отражает равновесное состояние всех, находящихся в данной воде систем. содержащих элементы с переменной валентностью. Поэтому величина Е_{ок/восст} служит наиболее общим показателем окислительно – восстановительного режима вод и отражает условия их формирования (так, восходящие минеральные воды характеризуются обычно восстановительным состоянием, а в зоне выветривания происходят окислительные процессы).

Диаграммы Пурбе строятся в координатах E (ордината) — pH (абсцисса) на основании уравнения Нернста и стандартных окислительно-восстановительных потенциалов (прил. 3).

Она отражает формы, которые термодинамически устойчивы при данном значении рН и окислительно-восстановительного потенциала среды. При меньшем потенциале соответствующая форма может быть восстановлена до нижележащей (если таковая существует), при более высоком — окислена до вышележащей (если таковая существует). Границы между формами существования раствор - твёрдое или раствор - газ обычно зависят от концентрации растворенных форм; границы между формами существования растворённых форм от их концентрации, как правило, не зависят.

Часто на диаграмму Пурбе наносят границы области существования воды. Верхняя из них (E=1.23 - 0.059pH) соответствует выделению кислорода; нижняя граница (E=-0.059pH) соответствует выделению водорода (см. табл.1, рис. 2). Для нейтральной среды любая частица – окислитель, потенциал которой больше, чем +0,81 В, подвергается восстановлению водой, любая частица – восстановитель, потенциал которой меньше, чем -0,42 В должна водой окисляться (в реальных процессах проявляется влияние кинетического фактора, поэтому окислители и восстановители у которых потенциалы несколько выходят за указанные границы в водных растворах могут существовать достаточно долго).При построении диаграммы Е – рН следует учитывать термодинамическую устойчивость частиц (молекул, ионов) к диспропорционированию и участию в кислотно – основных и других равновесиях.

При выполнении работы необходимо:

— используя табличные значения стандартных электрохимических потенциалов компонентов реакции (прил. 2) или таблицы стандартных термодинамических функций, рассчитать стандартные потенциалы выделенных полуреакций, используя уравнения: DG^o = nFE^o, где n - число электронов, участвующих в окислительно - восстановительной реакции и уравнение баланса: D_rG = Sn_iD_fG^о_ox - Sn_iD_fG^о_red, где n_i – количества веществ, участвующих в реакции; D_fG^о_ox и D_fG^о_red – стандартные энергии Гиббса образования окисленных и восстановленных форм; DG^o = -RTlnK, где К – константа равновесия гомогенных или гетерогенных систем.

— рассчитать величины Е_{ок/восст} полуреакций при различных значениях рН, приняв концентрации компонентов в растворе постоянными;

— занести полученные данные в таблицу:

рН
Е1ок/восст
Е2ок/восст
рН
Е1ок/восст
Е2ок/восст

— построить диаграмму Е – рН, разметить поля преобладания окисленных и восстановленных форм;

— сделать анализ полученных результатов.

Варианты заданий:

вариант
система	Fe –H2O	Mn –H2O	Zn –H2O	Cr –H2O	Hg–H2O	Se –H2O	S - H2O	Cl - H2O	N - H2O

Дата добавления: 2015-07-11