Тотығу-тотықсыздану элементі

93 
пластинасынан тұрады. Мұндағы пластина мен электролит ерітіндісі арасындағы 
фазааралық, яғнт металл беті мен ерітінді жанасатын шекте пайда болатын потенциал 
тотығу-тотықсыздану потенциалы деп аталады. Оны кейде редокс-элементі деп те атайды. 
Егер гальваникалық элементтегі электродтың біреуі сутек электроды болса, онда бұл
элемент 
(–)Pt(H
2
)|HCl|Fe
2
+Fe
3 +
|Pt(+) 
түрінде жазылады да, электр қозғаушы күші 
2
H
P
= 1 атм, 

H
a
=1 болғанда, ол редокс-
электрод потенциалына теңеледі: 






2
3
3
2
ln
,
Fe
Fe
Fe
Fe
a
a
F
RT
E
E
мұндағы Е° — электрод потенциалы, 

3
Fe
a
=

2
Fe
a
болғандағы редокс-электродтың 
стандартты потенциалы. Әдетте белгілі системалар үшін оның мәні (Е°) анықтама 
таблицаларында беріледі. 
Редокс-потенциалдың системадағы шамасы оның тотығу-тотықсыздану қабілетін 
сипаттайды. Оның сандық өлшемі — термодинамикадан белгілі реакцияньщ тотыққан 
және тотықсызданған түрлері арасындағы Гиббс энергиясы 

G. Потенциал шамасьл кіші 
системалар өзінен потенциал шамасы артық системаны тотықтыра алмайды. Бұл система 
табиғатына ғана тәуелді емес:, сондай-ақ тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш 
концентанцияларының қатынасына да байланысты. 
Кейде тотығу-тотықсыздану тепе-теңдік кезінде сутек ионы
да қатысады. Бұған 
хинон мен гидрохинон сияқты органикалық системаны пайдаланып, әзірленген хингидрон 
электроды мысал болады. Хингидрон — хинон мен гидрохинонның эквимолекулалық 
косылысы. Ол суда өте нашар ериді, және опың ерітіндідегі қаныққан концентрациясы 
шамамен 0,005 моль. Хингидрон суда ерігенде хинон мен гидрохинонның эквивалента 
мөлшеріне диссоциацияланады: 
С
6
Н
2
О
2

С
6
Н
4
(ОН)
2

С
6
Н
4
О
2
+ С
6
Н
4
(ОН)
2
. 
Ерітіндіде әлі ерімеген хингидрон шөгінді түрінде артығымен болатындықтан, 
ерітіндідегі хинон мен гидрохинонның концентрациялары тұрақты болады. 
Гидрохинон әлсіз қышқыл болғандықтан, ол диссоцнацпяланғанда сутек иондары 
бөлінеді, ал осы кездегі екі зарядты анион хинонның электрондарымен алмаса алады: 
С
6
Н
2

2
2
O
+2Н
+

С
6
Н
4
(ОН)
2 
С
6
Н
2

2
2
O
+2е

С
6
Н
4

2
2
O
_______________________________________ 
С
6
Н
2
О
2
+2Н
+
+2е

С
6
Н
4
(ОН)
2
Бұдан тепе-теңдік сутек иондарының концентрациясына тәуелді екенін көреміз. Егер 
хинон-гидрохинон ерітіндісіне платина нe алтын пластинкасын батырса, тотығу-
тотықсыздану электроды пайда болады. Ол электродтың потенциалы келесі теңдеу 
бойынша анықталады: 


 


2
4
6
2
2
4
6
0
ln
2
OH
H
C
a
O
H
C
F
RT
E
E
H



Ерімеген қатты хингидрон артық болғанда ерітіндідегі хинон мен гидрохинонның
концентрация қатынасы тұрақты шама: 
.
059
,
0
ln
0
0
pH
E
a
F
RT
E
E
xr
H
xr





Егер берілген ерітіндінің рН-ын анықтау қажет болса, онда зерттелетін сұйық затқа 
шамалы ғана хингидронды салады да платина пластинасын батырады. Пайда болған 
жарты элементтің (электродтың) электр қозғаушы күшін салыстырма электроды арқылы 
тез өлшейді де берілген ерітіндінің рН-ын анықтайды. Ал, хингидрон электродымен қатар 

94 
электролит ерітіндісінің рН-ы белгілі электродты пайдаланып, стандартты потенциалды 
(Е°) анықтауға болады. 
Хингидронды электрод әрі оңай, әрі тез әзірленеді және жақсы нәтиже 
көрсететіндіктен, ол ерітінділердің рН-ын өлшеу үшін жиі қолданылады. Алайда оны 
сілтілі ортаға, яғни рН>8 болғанда пайдалануға болмайды. Сол сияқты хингидронды 
электродты тотықтырушы мен тотықсыздандырғыш және кейбір тұздар болатын ортаға 
пайдалануға бола бермейді. 
Сутек ионының қатынасуымен жүретін тотығу-тотықсыздану реакциялары 
биохимиялық процестерде де жиі кездеседі. Мысалы, пирожүзім қышқылының 
тотықсыздануы арқылы сүт кышқылы алынады: 
О 
Н О 
// / // 
СН
3
С – С + 2Н
+
+ 2е 

Н
3
С – С – С 
|| \ \ \ 
О ОН ОН ОН
Бұл алмасу биохимиялық тотығу-тотықсыздану реакцияларында кездеседі. Олар үшін 
red
ox
H
a
a
nF
RT
a
F
RT
E
E
ln
ln
0




Көбінесе биохимиялық системаны 



H
a
F
RT
E
E
ln
0
0
1
шамасымен сипаттайды. Ал, әр 
түрлі тотығу-тотықсыздану реакцияларын салыстырғанда Е°-дің 
0
1
E
ұқсас болатындығы
байқалады. Әдетте, мұндай салыстырулар рН = 7,0 және t=30°С жағдайында жүргізіледі. 
Осы кезде Рн
2
=1 атм болса, сутек электродының потенциалы Е°=0,420 В. Мұндай 
мәліметтер арнайы таблицаларда толық келтіріледі. 

жүктеу/скачать 4,58 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: