Co to jest szereg elektrochemiczny i jakie informacje można z niego odczytać? Dla jakich elektrod parametry zmieniają się wraz ze wzrostem potencjału standardowego? Zapoznaj się z grafiką interaktywną zawierającą informacje o danych i zmieniających się właściwościach w szeregu elektrochemicznym, a następnie odpowiedz na pytania zawarte pod grafiką.
Co to jest szereg elektrochemiczny i jakie informacje można z niego odczytać? Dla jakich elektrod parametry zmieniają się wraz ze wzrostem potencjału standardowego? Zapoznaj się z opisem grafiki interaktywnej zawierającej informacje o danych i zmieniających się właściwościach w szeregu elektrochemicznym, a następnie odpowiedz na pytania zawarte pod grafiką.
RuKxrFHaDDRFq1
Ilustracja interaktywna przedstawia reakcje przebiegające na wybranych półogniwach. Na ilustracji są dwie strzałki. Po lewej stronie jest pionowa strzałka skierowana w dół. Ma kolor od fioletowego u góry do czerwonego na dole. W dół wzrasta siła właściwości utleniających. Na strzałce są symbole pierwiastków. Po prawej stronie ilustracji jest pionowa strzałka skierowana w gorę od koloru brązowego na dole do ciemnofioletowego u góry. Oznacza ona wzrost siły właściwości redukujących. Są na niej symbole pierwiastków. Pomiędzy strzałkami jest znak + oraz pewna liczba elektronów oraz strzałki skierowane w dwie strony. Można odczytać następujące równania reakcji: L i indeks górny plus dodać 1 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Li; M g indeks górny 2 plus dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Mg; A l indeks górny 3 plus dodać 3 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Al; Z n indeks górny dwa plus dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Zn; F e indeks górny dwa plus dodać dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Fe; 2 H indeks górny plus dodać 2 e indeks górny minus H indeks dolny 2; C u indeks górny dwa plus dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Cu; F e indeks górny dwa plus dodać 1 e indeks górny minus strzałki w dwie strony F e indeks górny dwa plus; A g indeks górny plus dodać 1 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Ag; O indeks dolny dwa dodać 4 H indeks górny plus dodać 4 e indeks górny minus strzałki w dwie strony 2 H indeks dolny 2 O; C l indeks dolny dwa dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony 2 C l indeks górny minus; P b indeks górny 4 plus dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony P b indeks górny 2 plus; F indeks dolny dwa dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony 2 F indeks górny minus. Opisano: 1. Definicja szeregu elektrochemicznego. Standardowe potencjały redukcyjne dużej liczby elektrod zostały zmierzone przy użyciu standardowej elektrody wodorowej jako elektrody odniesienia. Te różne elektrody można ustawić w kolejności rosnącej lub malejącej ich potencjałów redukcyjnych. Ułożenie elementów w kolejności rosnących wartości potencjału redukcji nazywa się „szeregiem elektrochemicznym”., 2. Jakie właściwości zmieniają się zgodnie z potencjałem standardowym? Zmianie ulegają takie właściwości, jak: aktywność chemiczna; elektrododatni charakter metali; redukcyjne właściwości metali; charakter utleniający niemetali; stabilność termiczną tlenków metali., 3. Aktywność metali. Aktywność metalu zależy od jego skłonności do utraty elektronu/ów, tj. tendencji do tworzenia kationów. Tendencja ta zależy od wielkości standardowego potencjału redukcyjnego. Metal, który ma wysoką wartość ujemną (lub mniejszą wartość dodatnią) standardowego potencjału redukcyjnego, łatwo traci elektron lub elektrony i jest przekształcany w kation. Mówi się, że taki metal jest aktywny chemicznie. Reaktywność chemiczna metali maleje w szeregu elektrochemicznym od góry do dołu. Metal wyższy w serii jest bardziej aktywny niż metal niższy w serii, np. litowce i berylowce o mocno ujemnych wartościach standardowych potencjałów redukcyjnych są aktywne chemicznie (reagują z zimną wodą co powoduje wydzielanie wodoru, łatwo roztwarzają się w kwasach tworząc odpowiednie sole i łączą się z substancjami akceptującymi elektrony); metale, takie jak Fe, Pb, Sn, Ni, Co itp., nie reagują z zimną wodą, ale reagują z parą wodną, co powoduje wydzielanie wodoru metale takie jak Cu, Ag i Au wykazujące dodatnie potencjały standardowe, są mniej reaktywne i w reakcji chemicznej z wodą nie prowadzą do wydzielenia wodoru cząsteczkowego., 4. Elektrododatni charakter metali. Elektrododatni charakter zależy od tendencji do utraty elektronu lub elektronów. Podobnie jak reaktywność, elektrododatni charakter metali maleje od góry do dołu w szeregu elektrochemicznym. Na podstawie standardowych wartości potencjału redukcyjnego metale dzieli się na trzy grupy: metale silnie elektrododatnie: o standardowym potencjale redukcji w pobliżu około 2,0 V lub więcej, takie jak litowce i berylowce są z natury silnie elektrododatnie; metale umiarkowanie elektrododatnie: o wartości potencjałów redukcyjnych między 0,0 a około 2,0 V są metalami średnio elektrododatnimi, należą do nich Al, Zn, Fe, Ni, Co itp.; słabo elektrododatnie: metale, które są poniżej wodoru i mają dodatnie wartości potencjałów redukcyjnych, są metalami słabo elektrododatnimi. Do tej grupy należą Cu, Hg, Ag itp., 5. Redukcyjne właściwości metali Redukcyjna natura metalu zależy od: tendencji do utraty elektronu/ów. Metal charakteryzujący się wyższą wartością ujemnego potencjału redukcyjnego, posiada większą tendencję do utraty elektronów, a co za tym idzie zmniejsza się jego moc redukcyjna. Moc reduktora (zdolność redukcyjna) wzrasta, gdy standardowy potencjał redukcyjny staje się coraz bardziej ujemny, czyli moc reduktora zmniejsza się w szeregu elektrochemicznym od góry do dołu., 6. Stabilność termiczna tlenków metali. Stabilność termiczna tlenku metalu zależy od jego elektrododatniego charakteru. Gdy elektrododatniość metalu maleje od góry do dołu w szeregu elektrochemicznym, stabilność termiczna jego tlenku również maleje do dołu w szeregu elektrochemicznym. Tlenki metali o wysokich dodatnich potencjałach redukcyjnych nie są stabilne względem ciepła. Metale znajdujące się poniżej miedzi, tworzą nietrwałe tlenki, które rozkładają się podczas ogrzewania., 7. Charakter utleniający niemetali. Charakter utleniający zależy od skłonności do przyjmowania elektronu/ów. Im większa wartość potencjału redukcyjnego, tym większa jest skłonność do przyjmowania elektronu/ów. W ten sposób charakter utleniający wzrasta od góry do dołu w szeregu elektrochemicznym. Moc utleniacza rośnie wraz ze wzrostem wartości potencjału redukcyjnego., 8. Elektroda: . Potencjał standardowy: -3,05, 9. Elektroda: . Potencjał standardowy: -2,37, 10. Elektroda: . Potencjał standardowy: -1,66, 11. Elektroda: . Potencjał standardowy: -0,76, 12. Elektroda: . Potencjał standardowy: -0,44, 13. Elektroda: . Potencjał standardowy: -0,13, 14. Elektroda: . Potencjał standardowy: 0,0 (z definicji), 15. Elektroda: . Potencjał standardowy: +0,34, 16. Elektroda: . Potencjał standardowy: +0,77, 17. Elektroda: . Potencjał standardowy: +0,80, 18. Elektroda: . Potencjał standardowy: +1,23, 19. Elektroda: . Potencjał standardowy: +1,36, 20. Elektroda: . Potencjał standardowy: +1,67, 21. Elektroda: . Potencjał standardowy: +2,87.
Ilustracja interaktywna przedstawia reakcje przebiegające na wybranych półogniwach. Na ilustracji są dwie strzałki. Po lewej stronie jest pionowa strzałka skierowana w dół. Ma kolor od fioletowego u góry do czerwonego na dole. W dół wzrasta siła właściwości utleniających. Na strzałce są symbole pierwiastków. Po prawej stronie ilustracji jest pionowa strzałka skierowana w gorę od koloru brązowego na dole do ciemnofioletowego u góry. Oznacza ona wzrost siły właściwości redukujących. Są na niej symbole pierwiastków. Pomiędzy strzałkami jest znak + oraz pewna liczba elektronów oraz strzałki skierowane w dwie strony. Można odczytać następujące równania reakcji: L i indeks górny plus dodać 1 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Li; M g indeks górny 2 plus dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Mg; A l indeks górny 3 plus dodać 3 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Al; Z n indeks górny dwa plus dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Zn; F e indeks górny dwa plus dodać dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Fe; 2 H indeks górny plus dodać 2 e indeks górny minus H indeks dolny 2; C u indeks górny dwa plus dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Cu; F e indeks górny dwa plus dodać 1 e indeks górny minus strzałki w dwie strony F e indeks górny dwa plus; A g indeks górny plus dodać 1 e indeks górny minus strzałki w dwie strony Ag; O indeks dolny dwa dodać 4 H indeks górny plus dodać 4 e indeks górny minus strzałki w dwie strony 2 H indeks dolny 2 O; C l indeks dolny dwa dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony 2 C l indeks górny minus; P b indeks górny 4 plus dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony P b indeks górny 2 plus; F indeks dolny dwa dodać 2 e indeks górny minus strzałki w dwie strony 2 F indeks górny minus. Opisano: 1. Definicja szeregu elektrochemicznego. Standardowe potencjały redukcyjne dużej liczby elektrod zostały zmierzone przy użyciu standardowej elektrody wodorowej jako elektrody odniesienia. Te różne elektrody można ustawić w kolejności rosnącej lub malejącej ich potencjałów redukcyjnych. Ułożenie elementów w kolejności rosnących wartości potencjału redukcji nazywa się „szeregiem elektrochemicznym”., 2. Jakie właściwości zmieniają się zgodnie z potencjałem standardowym? Zmianie ulegają takie właściwości, jak: aktywność chemiczna; elektrododatni charakter metali; redukcyjne właściwości metali; charakter utleniający niemetali; stabilność termiczną tlenków metali., 3. Aktywność metali. Aktywność metalu zależy od jego skłonności do utraty elektronu/ów, tj. tendencji do tworzenia kationów. Tendencja ta zależy od wielkości standardowego potencjału redukcyjnego. Metal, który ma wysoką wartość ujemną (lub mniejszą wartość dodatnią) standardowego potencjału redukcyjnego, łatwo traci elektron lub elektrony i jest przekształcany w kation. Mówi się, że taki metal jest aktywny chemicznie. Reaktywność chemiczna metali maleje w szeregu elektrochemicznym od góry do dołu. Metal wyższy w serii jest bardziej aktywny niż metal niższy w serii, np. litowce i berylowce o mocno ujemnych wartościach standardowych potencjałów redukcyjnych są aktywne chemicznie (reagują z zimną wodą co powoduje wydzielanie wodoru, łatwo roztwarzają się w kwasach tworząc odpowiednie sole i łączą się z substancjami akceptującymi elektrony); metale, takie jak Fe, Pb, Sn, Ni, Co itp., nie reagują z zimną wodą, ale reagują z parą wodną, co powoduje wydzielanie wodoru metale takie jak Cu, Ag i Au wykazujące dodatnie potencjały standardowe, są mniej reaktywne i w reakcji chemicznej z wodą nie prowadzą do wydzielenia wodoru cząsteczkowego., 4. Elektrododatni charakter metali. Elektrododatni charakter zależy od tendencji do utraty elektronu lub elektronów. Podobnie jak reaktywność, elektrododatni charakter metali maleje od góry do dołu w szeregu elektrochemicznym. Na podstawie standardowych wartości potencjału redukcyjnego metale dzieli się na trzy grupy: metale silnie elektrododatnie: o standardowym potencjale redukcji w pobliżu około 2,0 V lub więcej, takie jak litowce i berylowce są z natury silnie elektrododatnie; metale umiarkowanie elektrododatnie: o wartości potencjałów redukcyjnych między 0,0 a około 2,0 V są metalami średnio elektrododatnimi, należą do nich Al, Zn, Fe, Ni, Co itp.; słabo elektrododatnie: metale, które są poniżej wodoru i mają dodatnie wartości potencjałów redukcyjnych, są metalami słabo elektrododatnimi. Do tej grupy należą Cu, Hg, Ag itp., 5. Redukcyjne właściwości metali Redukcyjna natura metalu zależy od: tendencji do utraty elektronu/ów. Metal charakteryzujący się wyższą wartością ujemnego potencjału redukcyjnego, posiada większą tendencję do utraty elektronów, a co za tym idzie zmniejsza się jego moc redukcyjna. Moc reduktora (zdolność redukcyjna) wzrasta, gdy standardowy potencjał redukcyjny staje się coraz bardziej ujemny, czyli moc reduktora zmniejsza się w szeregu elektrochemicznym od góry do dołu., 6. Stabilność termiczna tlenków metali. Stabilność termiczna tlenku metalu zależy od jego elektrododatniego charakteru. Gdy elektrododatniość metalu maleje od góry do dołu w szeregu elektrochemicznym, stabilność termiczna jego tlenku również maleje do dołu w szeregu elektrochemicznym. Tlenki metali o wysokich dodatnich potencjałach redukcyjnych nie są stabilne względem ciepła. Metale znajdujące się poniżej miedzi, tworzą nietrwałe tlenki, które rozkładają się podczas ogrzewania., 7. Charakter utleniający niemetali. Charakter utleniający zależy od skłonności do przyjmowania elektronu/ów. Im większa wartość potencjału redukcyjnego, tym większa jest skłonność do przyjmowania elektronu/ów. W ten sposób charakter utleniający wzrasta od góry do dołu w szeregu elektrochemicznym. Moc utleniacza rośnie wraz ze wzrostem wartości potencjału redukcyjnego., 8. Elektroda: . Potencjał standardowy: -3,05, 9. Elektroda: . Potencjał standardowy: -2,37, 10. Elektroda: . Potencjał standardowy: -1,66, 11. Elektroda: . Potencjał standardowy: -0,76, 12. Elektroda: . Potencjał standardowy: -0,44, 13. Elektroda: . Potencjał standardowy: -0,13, 14. Elektroda: . Potencjał standardowy: 0,0 (z definicji), 15. Elektroda: . Potencjał standardowy: +0,34, 16. Elektroda: . Potencjał standardowy: +0,77, 17. Elektroda: . Potencjał standardowy: +0,80, 18. Elektroda: . Potencjał standardowy: +1,23, 19. Elektroda: . Potencjał standardowy: +1,36, 20. Elektroda: . Potencjał standardowy: +1,67, 21. Elektroda: . Potencjał standardowy: +2,87.
Reakcje przebiegające na wybranych półogniwach – grafika interaktywna
Źródło: GroMar Sp. z o.o., Klimaszewska M., Chemia od A do Z, Warszawa 2010, oraz materiał został opracowany na podstawie informacji znajdujących się na stronie internetowej: https://www.toppr.com/content/concept/electrochemical-series-a-detailed-study-203322/, licencja: CC BY-SA 3.0.
R18Nco1N2QQzF
Ćwiczenie 1
Uporządkuj elementy według ich wzrastających właściwości utleniających. Elementy do uszeregowania: 1. Zn2+, 2. F2, 3. Fe3+, 4. Cl2, 5. H+, 6. Mg2+
Uporządkuj elementy według ich wzrastających właściwości utleniających. Elementy do uszeregowania: 1. Zn2+, 2. F2, 3. Fe3+, 4. Cl2, 5. H+, 6. Mg2+
Uporządkuj elementy wg ich wzrastających właściwości utleniających.
Mg2+
Zn2+
F2
Cl2
Fe3+
H+
R11uVBEnOTOYf
Ćwiczenie 2
Przyporządkuj elektrodę do odpowiadającego jej potencjału standardowego Możliwe odpowiedzi: 1. +0.34
Przyporządkuj elektrodę do odpowiadającego jej potencjału standardowego Możliwe odpowiedzi: 1. +0.34
Przyporządkuj elektrodę do odpowiadającego jej potencjału standardowego.
-0,44, 0,00, +0,34, +2,87, -1,66
RrOceivb2ZQGw
Ćwiczenie 3
Jakie właściwości metali maleją w kierunku wyższych wartości potencjału standardowego ich elektrod? Zaznacz poprawne odpowiedzi. Możliwe odpowiedzi: 1. Aktywność chemiczna, 2. Elektrododatni charakter metalu, 3. Właściwości redukujące metali, 4. Stabilność termiczna tlenków metali
Jakie właściwości metali maleją w kierunku wyższych wartości potencjału standardowego ich elektrod? Zaznacz poprawne odpowiedzi.