Вопрос № 2. Стандартное химическое сродство металлов к кислороду, сере, галогенам. Взаимосвязь сродства и окислительно-восстановительных процессов.

Чтобы можно было сравнивать между собой поведение веществ в однотипных реакциях или одних и тех же веществ в разных реакциях следует отсчитывать их способность к химическому реагированию, во всех случаях необходимо принимать исходное состояние системы одинаковым.

Лучше всего, если это будет стандартное состояние, В этом случае конденсированные вещества должны быть чистыми, а газы – иметь парциальное давление равное 1 атмосфере.

Уравнение Вант-Гоффа превращается в уравнение . Для различных веществ строятся графики зависимости , и по ним можно дать любые сравнительные оценки относительно поведения веществ при процессах.

температуры начала восстановления, соответственно Cu,Fe,Ca.

Из данного графика видно, что:

-почти все металлы в области низких, умеренных и высоких температур способны реагировать с кислородом и образовывать устойчивые оксиды;

-чем более отрицательна величина реакции образования оксида, тем выше сродство металла к кислороду и более устойчивыми образуются оксиды. (Оксид кальция наиболее прочный, наименее прочный – оксид ртути);

-с повышением температуры величина реакции образования оксидов становится более положительной. Сродство металлов к кислороду уменьшается, уменьшается также термодинамическая прочность оксидов;

-металлы и вещества, у которых более высокое сродство к кислороду, используют в качестве восстановителей, а малопрочные оксиды – в качестве окислителей;

-у углерода сродство к кислороду с ростом температуры повышается, значит, его можно использовать в качестве универсального восстановителя, с его помощью можно восстанавливать любой оксид, если будет достигнута соответствующая температура.

Подобная графическая зависимость существует и для сульфидов и для галогенидов, однако, в таком случае, все линии располагаются в области менее отрицательных значений .

Термодинамика восстановительной реакции может быть оценена следующим образом:

Где В – восстановитель.

Если реакции восстановления выразить через реакции (1) и (2), тогда

Величины и сами по себе являются отрицательными, а это означает, что будет меньше нуля, если Х будет более отрицательно, чем величина .

Таким образом, если выбрать в качестве восстановителя вещество с более высоким сродством к кислороду ( будет более отрицательно), тогда будет заведомо известно, что реакция восстановления может идти вправо. Насколько полно будет идти данный процесс, зависит от различия в сродстве к кислороду у металла и восстановителя: чем это различие больше, тем реакция восстановления идет лучше. И, наоборот, если будет больше нуля, тогда реакция восстановления невозможна, и место имеет окислительный процесс.

Тот же характер носят и реакции восстановления (окисления) металлов из сульфидов и галогенидов.