Ứng dụng của giản đồ Latimer và ảnh hưởng của môi trường đến thế oxy hóa - khử - CHEMISTRY STUDY

Một số Ứng dụng của giản đồ Latimer và ảnh hưởng của môi trường đến thế oxy hóa - khử, chuyên đề ôn thi học sinh giỏi quốc gia phần hóa phân tích và hóa lý

http://blog.dayhoahoc.com/wp-content/uploads/2014/12/174930971-Ung-Dung-Cua-Gian-Do-LATIMER.pdf

1.Giới thiệu giản đồ Latimer

-Nếu một nguyên tố có thể tồn tại ở nhiều trạng thái oxi hóa, thì ta có thể tra cứu các thế điện
cực rồi sắp xếp chúng theo thứ tự giảm dần, kèm theo những mũi tên từ trạng thái này sang trạng
thái khác để nói lên sự chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Cách sắp xếp này được đề nghị
bởi Wendell Latimer (1893 – 1955).
-Giới thiệu một số giản đồ Latimer

2.Ứng dụng của giản đồ Latimer: “Tính thế khử chuẩn của các cặp oxi hóa – khử không gần nhau”

Tính gián tiếp qua giản đồ Latimer:

Cơ sở của cách tính này là dựa vào mối quan hệ giữa ΔG⁰ và ΔE⁰ của quá trình:ΔG⁰ chung của n quá trình liên tiếp nhau bằng tổng ΔG⁰ của n quá trình. Sơ đồ tổng quát: ( Công thức (1))

Ví dụ:

Từ công thức: ▲G = - nFE

Ta sẽ áp dụng cho các bán phản ứng sau:

MnO₄^- + 4H⁺ + 3e → MnO₂ +2H₂O ▲G1 = - n₁FE₁

MnO₂ + 4H⁺ + 2e → Mn²⁺ + 2H₂O ▲G₂ = - n₂FE₂

--------------------------------------------------------------

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O ▲G₃ = - n₃FE₃

Ta lại có: ▲G3= ▲G2+▲G1

⇒ n₃FE₃=n₂FE₂ + n₁FE₁

⇒ n₃E₃=n₂E₂ + n₁E₁

Giờ chỉ cần nhìn giản đồ Latimer, với E1=1,7V, E2=1,2V tương ứng với các mức giảm từ Mn7+ → Mn4+ và Mn4+ → Mn2+.

Tính trực tiếp không qua giản đồ Latimer:

- Sắp xếp các dạng khác nhau của nguyên tố (có thể là hợp chất hoặc là ion chứa nguyên tố đó)
theo thứ tự số oxi hóa giảm dần.
- Các mũi tên cho biết quá trình oxi hóa, kèm theo giá trị E⁰ tương ứng với mỗi quá trình.
-Vận dụng công thức: ΔnE⁰= ∑Δn_iE⁰_i (2)
Trong đó:
-Δn, E⁰ :là sự thay đổi số oxi hóa và thế khử chuẩn khi chuyển từ trạng thái này sang trạng thái
khác.
-Δn_i, E⁰_i là sự thay đổi số oxi hóa và thế khử chuẩn của từng trạng thái trung gian.
Chú ý quan trọng: Việc nhân phương trình của bán phản ứng với một hằng số bất kỳ không
làm thay đổi giá trị của thế.

Bài 1: Cho E⁰_{HBrO/Br₂(H₂O)} = 1,60V, E⁰_{BrO₃^-/Br₂(H₂O)}= 1,52V. Tính E⁰_{BrO₃^-/HBrO.}
Lời giải :
Cách 1: Ta viết các bán phản ứng khử:
2HBrO + 2H⁺ +2e ⇋ Br₂(l) + 2H₂O ............ -E⁰_{HBrO/Br₂(H₂O)} = -1,60V
2BrO₃^- + 12H⁺ + 10e ⇋ Br₂(l) + 6H₂O............E⁰_{BrO₃^-/Br₂(H₂O)}= 1,52V
------------------------------------------------------------------------------
2BrO₃^- + 10H⁺ + 8e ⇋ 2HBrO + 4H₂O...........E⁰_BrO3^-/HBrO = ?V
Theo Công thức (1) ở trên, ta có: