Окисно-відновні процеси електрохімічні процеси корозія

Програмні вимоги до теми:

Хімічні реакції та принципи їх класифікації. Ступінь окиснення, окисник, відновник, процес окиснення, процес відновлення. Окисно-відновні реакції. Класифікація окисно-відновних реакцій. Зміна окисно-відновних властивостей простих речовин в залежності від положення відповідних елементів в періодичній системі Д.І.Менделєєва. Правила розстановки коефіцієнтів методом електронного та електронно-іонного балансу. Вплив середовища на протікання окисно-відновних реакцій. Визначення еквівалентних мас окисника і відновника.

Поняття про електродні потенціали і методи їх визначення. Ряд стандартних електродних потенціалів. Водневий електрод і вимірювання електродних потенціалів металів. Залежність електродного потенціалу від концентрації і температури. Рівняння Нернста. Будова і принцип роботи гальванічних елементів.

Електроліз. Поняття “катод”, “анод”, “катіон”, “аніон”, “катодний процес”, “анодний процес”. Електроліз розплавів солей Електроліз водних розчинів солей на інертних та розчинних електродах. Фактори, що визначають характер катодного та анодного процесів при електролізі водних розчинів електролітів. Закони Фарадея. Вихід по струму.

Визначення і класифікація корозійних процесів. Хімічна корозія. Електрохімічна корозія. Захист металів від корозії.

Короткий виклад теоретичних питань:

С

Ступінь окиснення елементу

тупенем окиснення прийнято називати заряд атома в молекулі, розрахований на основі припущення, що всі зв’язки в молекулі носять іонний характер, тобто, що зв’язок між атомами в молекулі виникає за рахунок переходу електрона від менш електронегативного до більш електронегативного атома. У простих речовинах ступінь окиснення завжди дорівнює нулю, оскільки всі атоми мають одинакову електронегативність. У сполуках ступені окиснення елементу можуть мати як позитивні значення (у випадку зміщення електронів від даного атома), так і негативні (у випадку зміщення електронів до даного атома). Тому в сполуці негативний ступінь окиснення мають елементи, електронегативнь яких більша, а позитивний – ті елементи, електронегативність яких менша. Ступінь окиснення не завжди співпадає з валентністю. Наприклад, у гідразині ступінь окиснення Нітрогену +2, а валентність 3.

Фізичний зміст поняття ступеня окиснення (с.о.):

• с.о. якогось елементу в сполуці +n означає, що атом даного елементу віддав n електронів на утворення зв’язків (нестача електронів);

• с.о. якогось елементу в сполуці –n означає, що атом даного елементу при утворенні зв’язків прийняв n електронів (надлишок електронів);

• с.о. 0 означає, що кількість протонів і електронів у атому рівна, а молекула утворена за рахунок ковалентних неполярних зв’язків (такий ступінь окиснення властивий простим речовинам).

Правила встановлення с.о. елементу в сполуці:

• молекула в цілому електронейтральна (алгебраїчна сума позитивних та негативних зарядів атомів в молекулі дорівнює нулю);

• алгебраїчна сума позитивних і негативних с.о. всіх атомів, що утворюють складний іон, дорівнює заряду іона;

• с.о. елементу в простих речовинах дорівнює нулю;

• с.о. Оксигену в усіх сполуках дорівнює –2 (крім пероксидів типу , Na₂ , надпероксидів типу , сполук Оксигену з Флуором ( F₂, F₂);

• с.о. Гідрогену в усіх сполуках дорівнює +1 (крім гідридів типу Na );

• с.о. катіонів металів в основах та солях співпадає з зарядом катіону;

• с.о. елементів, що входять в склад аніону солі, така ж, як і у аніоні відповідної кислоти;

• с.о. лужних металів в сполуках завжди +1, лужноземельних – +2, Алюмінію – +3;

• с.о. Флуору в сполуках завжди –1.

Слід мати на увазі, що позитивний ступінь окиснення не може перевищувати величину, що дорівнює номеру групи періодичної системи.

Користуючись цими правилами, в результаті нескладних арифметичних підрахунків можна оцінити с.о. атомів, які утворюють молекули чи іони. Алгебраїчний спосіб визначення ступеня окиснення показано на прикладі відомих сполук Сульфуру:

H₂S: (+1)·2 + (x)·1 = 0 x = –2 Н₂

SО₂: (x)·1 + (–2)·2 = 0 x = +4 О₂

H₂SО₄: (+1)·2 + (x)·1 + (–2)·4 = 0 x = +6 Н₂ О₄

Йон SО₄^2–: (x)·1 + (–2)·4 = –2 x = +6 О₄^2–

Na₂S₂O₇: (+1)·2 + (x)·2 + (–2)·7 = 0 x = +6 Na_{2 2}O₇

З розглянутих прикладів видно, що виконується така послідовність операцій:

1. над символами елементів проставляють відомі з правил с.о.; при цьому визначуваний с.о. позначають x ;

2. складають рівняння з одним невідомим x: для цього заряд кожного елементу (вказаний в круглих дужках) множиться на кількість атомів цього елементу, складається алгебраїчна сума цих зарядів в сполуці, яка прирівнюється до 0 для сполуки або дорівнює його заряду для іона.

3. розв’язують рівняння з одним невідомим і визначають x, тобто значення с.о. елементу.