Окислительно-восстановительные системы. Окислительно-восстановительные потенциалы редокс-пар(стандартный Окислительно-восстановительный потенциал, реальный условный потенциал). Типы электродов (электроды сравнения, индикаторные электроды, их строение, функции). Уравнение Нернста

Окислительно-восстановительные системы, или редокс-системы, представляют собой процессы, в которых одни вещества восстанавливаются, а другие – окисляются. Эти процессы сопровождаются передачей электронов. ### Окислительно-восстановительные потенциалы (Электродные потенциалы) 1. **Стандартный окислительно-восстановительный потенциал (E°)** — это величина, характеризующая способность вещества принимать или отдавать электроны при стандартных условиях (1 М, 25 °C, 1 атм). Он определяется вольтметрически относительно стандартного водородного электрода (СВЭ), который имеет потенциал равный 0 В. 2. **Реальный условный потенциал** — это потенциал, который может быть измерен при не стандартных условиях (например, при изменении концентрации и температуры). Он может быть расчитан с помощью уравнения Нернста. ### Уравнение Нернста Уравнение Нернста позволяет вычислить электрический потенциал редокс-реакции при любых, отличных от стандартных, условиях. Оно имеет следующий вид: \[ E = E° + \frac{RT}{nF} \ln Q \] где: - \( E \) — реальный электродный потенциал, - \( E° \) — стандартный потенциал, - \( R \) — универсальная газовая постоянная (\( 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} \)), - \( T \) — температура (в Кельвинах), - \( n \) — количество переданных электронов в реакции, - \( F \) — постоянная Фарадея (\( 96485 \, \text{Кл/моль} \)), - \( Q \) — реакционная смесь (концентрации продуктов реакции деленные на концентрации реагентов). ### Типы электродов 1. **Электроды сравнения** — используют для определения потенциала исследуемого электрода. К ним относятся: - **Стандартный водородный электрод (СВЭ)** — используются для измерения стандартных потенциалов. - **Сольвентные электроды** — обеспечивают стабильный потенциал, например, каломельный электрод и серебряно-серебряный электрод. 2. **Индикаторные электроды** — их потенциал изменяется в зависимости от состава раствора, в который они помещены. Они могут быть: - **Металлические электроды** (например, медный или платиновый) — реагируют на концентрацию ионов. - **Ионо-селективные электроды** — используются для определения концентрации конкретных ионов в растворе (например, стеклянный электрод для ионов H⁺). ### Сравнение электродов - **Электроды сравнения** обладают стабильным и хорошо известным потенциалом. Их основная функция заключается в обеспечении справочной точки для измерений. - **Индикаторные электроды** различны по своей конструкции и принципу действия, и их задача — реагировать на изменения в растворе, что позволяет использовать их для анализа концентраций. Таким образом, понимание окислительно-восстановительных систем и использование электрода в электрохимических измерениях являются основополагающими для многих разделов химии и смежных наук.