Направление окислительно-восстановительного процесса

Возможность самопроизвольного протекания любого процесса можно предсказать, рассчитав соответствующее ему значение изменения энергии Гиббса. В случае ОВР удобно пользоваться разностью восстановительных потенциалов системы окислителя и системы восстановителя, участвующих в реакции веществ, исходя из значений стандартных редокс-потенциалов полуреакций (?°).

Чем выше положительное значение Е°, тем большей окислительной способностью обладает окисленная форма в данной полуреакции.

Эту разность часто называют электродвижущей силой реакции в стандартных условиях (А,.Е°). Причем в отличие от ЭДС гальванического элемента эта величина может иметь как положительное, так и отрицательное значение.

Для ОВР, протекающей в стандартных условиях при 25 °C (298 К), справедливо равенство

где z — число электронов, участвующих в уравненной окислительно-восстановительной реакции.

В случае если ЭДС > 0, энергия Гиббса принимает отрицательное значение, и возможно самопроизвольное протекание окислительно-восстановительной реакции. Если ЭДС < 0, процесс невозможен, т. е. самопроизвольно будет идти обратная реакция, ЭДС которой будет иметь равное, но величине, но обратное по знаку значение. Поясним вышесказанное на примерах.

Пример 8.7. Определим, возможно ли протекание приведенной ниже реакции в стандартных условиях.

В этой реакции Мп0₂ является окислителем, а НС1 — восстановителем. Рассмотрим две нолуреакции:

Рассчитаем ЭДС суммарной реакции:

Так как значение ЭДС < 0, то энергия Гиббса данного процесса положительна, и в стандартных условиях реакция протекать не будет. Тем не менее эта реакция является основной реакцией лабораторного получения хлора. Ее протекание возможно при большей кислотности среды, при которой потенциал окислителя повысится, что приведет к положительному значению ЭДС.

Пример 8.8. Рассмотрим реакцию из примера 8.1 и подтвердим возможность ее протекания расчетом ЭДС:

В этой реакции КМп0₄ — окислитель, FeS0₄ — восстановитель. Рассмотрим две нолуреакции:

Рассчитаем ЭДС суммарной реакции:

Значение ЭДС > 0, изменение энергии Гиббса процесса отрицательно, и реакция в стандартных условиях протекает самопроизвольно.

ОВР являются необходимыми звеньями в цепи как катаболических, так и анаболических процессов. Энергоснабжение организма на 99% обеспечивается протеканием окислительно-восстановительных процессов. С помощью ОВР в организме разрушаются токсические вещества. Во многих случаях фармакологические свойства медицинских препаратов находятся в непосредственной связи с их окислительно-восстановительными свойствами. Известные антисептические, противомикробные и дезинфицирующие препараты являются сильными окислителями. Сведения об окислительно-восстановительных свойствах различных лекарственных средств позволяют решать проблемы их совместимости при одновременном применении, а также при их совместном хранении.