elektrodlardagi jarayonlar. oksidlanish
advertisement
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: PtFeCl3FeCl2; PtSnCl4SnCl2 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
