elektrodlardagi jarayonlar. oksidlanish

реклама
Кафедра биоорганической и биологической химии
Бионеорганическая химия
I КУРС
ТЕМА: Электродные процессы. Окислительновосстановительные потенциалы
ЛЕКЦИЯ №7
ЛЕКТОРА:
ПРОФЕССОР А.Д.ДЖУРАЕВ
ПРОФЕССОР У.А. БАЛТАБАЕВ
ПРОФЕССОР С.С. КАСЫМОВА
ДОЦЕНТ
Ш.У.АБДУЛЛАЕВ
Цель лекции
Окислительно-восстановительные потенциалы
и в общем случае, закономерности равновесных
процессов проходящих на электродах имеют
большое
значение
при
изучении
жизнедеятельности
организма
человека.
Энергия
окислительно-восстановительных
процессов используется организмом человека
для жизнедеятельности и её определённая часть
депонируется
в виде запаса энергии.
Исследование
путей
образования
и
количественного определения этой энергии
является целью данной лекции.
Рассматриваемые вопросы
 Виды потенциалов
 Возникновение электрохимического
потенциала
 Измерение и расчёт величины
электрохимического потенциала
 Возникновение окислительновосстановительного (red-ox) потенциала
 Отличие red-ox потенциала от
электрохимического потенциала
 Гальванические элементы и электроды
 Потенциометрическое титрование
 Значение red-ox потенциалов в медицине
Виды потенциалов
1. Диффузный потенциал – возникает на границе
раздела двух растворов различных концентраций
2. Контактный потенциал – возникает на границе
двух видов металлов
3.Окислительно-восстановительный потенциал –
возникает на границе инертный металл и раствор,
содержащий окисленную и восстановленную
форму одного и того же вещества
4. Электрохимический потенциал – возникает на
границе металл и вода или раствор соли этого
металла
5. Мембранный потенциал – возникает на границе
клеточных мембран
Диффузный потенциал
Диффузный потенциал – возникает на
границе раздела двух растворов одного
и того же вещества с различной
концентрацией :
+
[H+]
маленькая
[H+]
большая
Контактный потенциал
Контактный потенциал –возникает на
границе раздела двух металов
различной природы:
-
Cu
+
Fe
Окислительно-восстановительный
потенциал
Окислительно-восстановительный
потенциал - возникает на границе инертный
металл и раствор, содержащий окисленную и
восстановленную форму одного и того же
вещества :
+ Pt
[Fe3+]>[Fe2+]
Fe3+
Fe2+
Электрохимический потенциал
Электрохимический
потенциал
–
возникает на границе раздела металл и
вода или раствор этого металла:
+
Cu ++ +
Zn -
++
++
++
++
+
CuSO4
ZnSO4
Мембранный потенциал
Мембранный
потенциал
–
возникает
за
счёт
разницы
концентрации ионов по две стороны
биологической мембраны.
На границе внешней и внутренней
стороны
биологической
мембраны
возникает разность потенциалов равная
75 mV. Изменение этого значения
приводит
к
изменению
порядка
прохождения ионов через клетку.
Уравнение Нернста для расчёта
электрохимического потенцила
RT
E = E0 + --------- ln CMe+z
zF
E – электрохимический потенциал
E0 – стандартный электрохим. потенциал
R – универсальная газовая постоянная
T – абсолютная температура
F – число Фарадея, z – валентность металла
CMe+z – концентрация ионов металла
Elektrokimyoviy potensiallar
uchun Nernst tenglamasi
0,058
E = E0 + --------- lg CMe+z
z
CMe+z = 1 моль/л потенциал
называется стандартным.
При его измерении водородный
электрод Pt/ H+; H2 (Evod.= 0) – служит
электродом сравнения.
Гальванический элемент
Цинк- медь
_
Zn
+
Cu
G
Zn2+
ZnSO4
SO42-
Cu2+
CuSO4
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu
Окислительно-восстановительные
системы
Разность окислительновосстановительных потенциалов даёт
величину электродвижущей силы Э.Д.С. :
Ex = E2 - E1 ; V
Системы, где могут возникать
окислительно-восстановительые
потенциалы:
PtFeCl3FeCl2; PtSnCl4SnCl2
Pt MnO4-  Mn2+; Pt Cr2O72- Cr3+
Pt K3[Fe(CN)6]  K4[Fe(CN)6]
Уравнение Петерса
RT
окисл.форма
Ered = E0red+ ------- l n --------------------nF
восст. форма
E – окислительно-восстановительный потенциал
E0 – стандартный окислительно-восстановительный
потенциал
R – универсальная газовая постоянная;
T – абсолютная температура
F – число Фарадея,
n – число электронов
окисл.форма - концентрация окисленной формы
вещества
восст.форма - концентрация восстановленной
формы вещества
Уравнение Петерса
0,058
окис.форма
Ered = E0red+ ------- l g --------------------n
восст.форма
 окис.форма =  восст.форма ; Ered = E0red
Для
сложных
окислительновосстановительных систем:
0,058
 окис.форма [H+]
Ered = E0red+ ------- l g -----------------------n
 восст.форма 
Измерение red-оx потенциалов
Измерительные электроды:
Pt, Ir, Pd – для измерения ЭДС
Pt/ HG/H+, стеклянный электрод – для pH
Электроды сравнения:
Ag/AgCl/KCl (насыщ.) –хлорсеребряный
электрод (e = 0,201 V),
Hg/Hg2Cl2/ KCl (насыщ.) –каломелный
электрод
(e = 0,246 V).
Схема строения стеклянного
электрода
Cu
Ag/AgCl
Стеклянная мембрана
0,1 M HCl
Стеклянный электрод
Схема гальванического элемента
Pt K3[Fe(CN)6]
K4[Fe(CN)6]
AgCl;
Ag
KCl
(насыщ.)
Ag AgCl;HCl стекл. Опр-мый AgCl;
[H+]=const мемб- раствор
KCl
рана
[H+]=x (насыщ.)
Ag
Скачать