Bài 20. Bài thực hành số 1. Phản ứng oxi hoá - khử

PHẢN ỨNG OXI HÓA-KHỬ
PHẢN ỨNG OXI HÓA-KHỬ

* Cặp oxi hóa khử.
* Thế khử của các cặp oxi hóa khử
* Thế điện cực, các yếu tố ảnh hưởng
đến thế điện cực
* Chiều của phản ứng oxi hóa –khử
* Cơ chế của phản ứng oxihoá- khử
* Pin điện hóa
* Sự điện phân
Cặp oxi hóa khử
Ox + ne = Kh  cặp oxihoá-khử Ox/Kh
* và có thế tổng quát mọi phản ứng oxi hoá - khử đều gồm hai cặp Ox/Kh:
Ox1 + n1e = Kh1
Ox2 + n2e = Kh2
* Phản ứng xảy ra là:
n2Ox1 + n1Kh2 = n1Ox2 + n2Kh1
(Nếu Ox1 là chất oxi hoá mạnh hơn Ox2)
Thế khử của các cặp oxi hóa khử
∆G0 = -n.F.Eo = - RTlnK
?ng th? kh? trong húa vụ co
Dùng thế khử để xét chiều phản ứng
2) Xác định mức độ bền của các trạng thái oxi hóa- khử
Dùng thế khử để xét chiều phản ứng

Để xét chiều diễn biến của 1 phản ứng phải giả định phản ứng chuyển theo 1 chiều nào đó
Viết riêng rẽ các quá trình oxi hóa và quá trình khử có kèm theo thế oxi hóa và thế khử
Tổng đại số các thế oxi hóa và thế khử là sức điện động của nguyên tố ganvani mà ở đó diễn ra phản ứng oxi hóa - khử này.

Dùng thế khử để xét chiều phản ứng
Theo nguyên tắc sức điện động phải dương thì phản ứng diễn ra theo chiều thuận giả định.
VD: Zn – 2e = Zn2+ E10 = 0,76V
Cu2+ + 2e = Cu E20 = 0,34V
Zn + Cu2+ = Zn2+ +Cu E0pư
E0pư = 0,76 + 0,34 = 1,1
∆G0 = -nFE0pư <0
Dùng thế khử để xét chiều phản ứng
Chú ý:
Việc tính như trên đúng với đa số trường hợp nếu như số electron trao đổi ở các bán phản ứng bằng số electron trao đổi của phản ứng tổng quát , nhưng sẽ không đúng nếu như số electron trao đổi ở các bán phản ứng không bằng số electron trao đổi của phản ứng tổng quát.
Dùng thế khử để xét chiều phản ứng
Trong trường hợp số electron trao đổi ở các bán phản ứng không bằng số electron trao đổi của phản ứng tổng quát thì ta phải tính thế của phản ứng thông qua việc tính năng lượng tự do của các bán phản ứng
Dùng thế khử để xét chiều phản ứng
VD: Xác thế E0 của phản ứng :
Hg22+ = Hg + Hg2+
Cho biết :
2Hg2+ + 2e- = Hg22+ E10 = 0.92V
Hg2+ + 2e- = Hg E20 = 0,85V
Hg22+ + 2e- = Hg E30 = 0,79V



* Giá trị thế khử càng dương thì dạng oxi hóa của cặp oxi hóa khử có tính oxi hóa càng mạnh
* Giá trị thế khử càng âm thì dạng khử của cặp oxi hóa khử có tính khử càng mạnh
* Phương pháp xác định mức độ bền của các trạng thái oxi hóa- khử cũng giống như xét chiều phản ứng
Xác định mức độ bền của các trạng thái oxi hóa- khử



VD: Xét xem trong dung dịch nước Au+ có bền không?
Au3+ + 2e = Au+ E10 = 1,41V
Au+ + e = Au E20 = 1,68V
3Au+ = 2 Au + Au3+ E0pư = 0,27V
∆G0 = -nFE0pư <0

Xác định mức độ bền của các trạng thái oxi hóa- khử
Sơ đồ các mức của thế oxihoá - khử
Trong hoá vô cơ hiện đại cùng với việc dùng nhiều giản đồ khác, người ta hay dùng Sơ đồ các mức của thế oxihoá - khử để tiện cho việc khảo sát khả năng oxihoá - khử của các chất.
Giá trị của thế khử càng dương thì khả năng oxihoá của dạng oxihoá càng mạnh.
Giản đồ các mức của trạng thái oxihoá - khử cho phép thấy qui luật trên một cách nhanh chóng.
Sơ đồ các mức của thế oxihoá - khử
Nguyên tắc lập giản đồ: Trên trục tung người ta ghi giá trị thế khử, ứng với mỗi giá trị vạch một đường mức song song với trục hoành; ở bên trái của đường mức ghi thành phần oxihoá của cặp, còn bên phải của đường mức ghi thành phần khử của cặp.
Sơ đồ các mức của thế oxihoá - khử

1,51

1,229

0,77

0.0

0.408
Thế khử
MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O
Sơ đồ các mức của thế oxihoá - khử
Nhận xét:
Các phản ứng oxihoá - khử có thể xảy ra nếu như đường nối các nút của điểm nút (có hình chữ Z ngược) và chúng ta có thể viết được nhanh chóng các phương trình cuả phản ứng
Giản đồ này cũng cho ta thấy một cách nhanh chóng những phân tử nào có thể bền trong dung dịch nước
Giản đồ Latimer
Sơ đồ thế điện cực có thể tóm tắt như sau :
(1) + n1e (2) + n2 e (3) A B C
E0( 1,2) E0( 2, 3 )
+ ( n1 + n2 ) e
E0 (1,3)
Giản đồ Latimer
* Từ sơ đồ cho hai quy tắc sau:
? Nếu giá trị thế điện cực ghi phía ph?i một chất cao hơn giá trị ghi ở phía trái, thỡ hợp chất đó kém bền , sẽ tự phân hủy thành hai chất bên cạnh .
Ví dụ : +0,95 +1,5
MnO2 Mn3+ Mn2+

Mn2(SO4)3 + 2H2O = MnSO4 + MnO2
Giản đồ Latimer
Nếu giá trị thế điện cực ghi phía ph?i một chất thấp hơn giá trị ghi phía trái, thỡ các chất ở hai bên sẽ tác dụng với nhau tạo ra chất đó .
Ví dụ : +4,27 +0,95
MnO43- MnO2 Mn3+
2Na3MnO4 + Mn2(SO4)3 = 4MnO2 + 3Na2SO4
Giản đồ Latimer

E0( 1 ,3 ) =
Giản đồ Latimer
Ví dụ:
+ 0,95 + 1,5
MnO2 Mn3+ Mn2+
x1

x1 = = 1,225V

Vậy E0(MnO2 + Mn2+ + 4H+ +3e = Mn3+ + 2H2O) = +1,225V
Thế khử của các cặp oxi hóa khử
* Chú ý:
Trong các ví dụ đã xét để đơn giản chúng ta viết các phương trình phản ứng ở dạng các ion độc lập. Nhưng vì phản ứng diễn ra trong dung dịch nước nên các ion này với nước có sự tạo phức chất. Chính vì vậy mà trong hệ phản ứng có mặt các phối tử có khả năng thay thế phối tử nước trong cầu nội của phức chất sẽ dẫn đến thay đổi thế khử
Thế khử của các cặp oxi hóa khử
Thế khử của cặp oxihoá - khử phụ thuộc vào nhiệt độ, hoạt độ (nồng độ) dạng oxi hoá khử, dạng khử và môi trường, bản chất của chất… được biểu thị bằng phương trình Nernst.
Thế khử của các cặp oxi hóa khử
E0 là thế khử chuẩn
Thế khử chuản phụ thuộc:
- Năng lượng mạng lưới
- Năng lượng ion hoá
- Năng lượng hidrat hoá
Thế khử của các cặp oxi hóa khử
Chú ý 1:
Au+.aq + e = Au E0 = 1,68V
[AuBr2]- + e = Au + 2Br - E0 =0,96V
[Au(CN)2]- + e = Au + 2CN- E0 =0,60V
Thế khử của các cặp oxi hóa khử
* Chú ý 2:Thế khử phụ thuộc nhiều vào pH của môi trường
MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O
E = E0 + (RT/5F)ln(MnO4-)(H+)8/(Mn2+)
BrO3- + 3H2O + 6e = Br - +6OH-
E = E0 +(0,059/6) lg[BrO3-]/[Br-].[OH-]6
Thế khử của các cặp oxi hóa khử
* Chú ý 2:
Khi mọi cấu tử (trừ H+) ở trạng thái chuẩn thì sự phụ thuộc của E vào pH được biểu thị:
E = E0 + 0,059(m/n)pH
n: số e trao đổi
m: số proton trong phương trình tổng quát

Các yếu tố ảnh hưởng đến thế điện cực
1) Nồng độ (hoạt độ)
2) Nhiệt độ
3) Áp suất
4) Bản chất của chất
(Uml , I , ∆Hh)
5) Môi trường (pH, …)

Ảnh hưởng pH đến thế điện cực
Trong nhiều trường hợp khi chỉ có dạng oxi hóa và dạng khử tham gia phản ứng mà các ion H+ và OH- cũng tham gia phản ứng hay được tạo thành như là sản phẩm của phản ứng. Ví dụ:
Giản đồ E (?) - pH
NO3- + 6H+ + 5e = 1/2N2 + 6 H2O E0 = 1,25 V


Nếu chọn nhiệt độ 250C và hoạt độ cấc chất (trừ H+) bằng đơn vị , ta có :
E = E0 - 0,059 (6/5) pH
Biểu thức này cho biết: đường biểu diễn sự phụ thuộc giữa E & pH là sự phụ thuộc tuyến tính
Tổng quát:

Với : n là số e trao đổi ; m là số proton trong phương trình tổng quát
Điện cực
Điện cực kim loại: gồm một thanh kim loại M nhúng trong dung dịch muối chứa ion Mn+ của kim loại đó.
Các loại điện cực
1) Điện cực kim loại
2) Điện cực phi kim: gồm một phi kim rắn có khả năng dẫn điện, nhúng trong dung dịch muối chứa ion Xn- của phi kim đó. kí hiệu là X/Xn-
Phản ứng điện cực: X + ne = Xn-
3) Điện cực khí:Gồm một thanhkim loại trơ ( platin phủ bột platin hay grafit) đóng vai trò vật dẫn đồng thời là vật mang các phân tử khí và được hấp phụ khí trên bề mặt và được nhúng trong dung dịch chứa ion của khí đó.
Các loại điện cực
4) Điện cực oxi hóa - khử: Gồm môt thanh kim loại trơ nhúng trong dung dịch chứa cả dạng oxi hóa và dạng khử của cặp oxi hóa-khử.Kí hiệu Ox,Kh/Pt ;
Phản ứng điện cực: Ox + ne Kh
VD: Pt/Fe3+, Fe2+ ; Pt/Sn4+, Sn2+
5) Điện cực loại 2: kim loại phủ trên 1 lớp muối ít tan của nó rồi nhúng vào dung dịch của muối khác có cùng anion
Chiều của phản ứng oxi hóa –khử
n2Ox1 + n1Kh2 = n2Kh1 + n1Ox2
∆G = - nFE
∆ G0 = - nFE0
∆G0 = - nFE0 = -RTlnK
Chiều của phản ứng oxi hóa –khử
Giả sử có hai cặp oxi hóa khử:
Ox1 + n1e = Kh1 (a) với thế khử E1 ;
G1 = - n1FE1
Ox2 + n2e = Kh2 (b) với thế khử E2 ;
G2 = - n2FE2
Giả sử E2 < E1  G1> G2
Trừ (a).n2 cho (b).n1 : n2Ox1 + n1Kh2 = n2Kh1 + n1Ox2
G = n2G1 - n1G2 < 0  G = -n1n2F(E1- E2) < 0
Vậy quá trình diễn biến theo chiều thuận từ trái sang phải
Cơ chế của phản ứng oxihoá- khử
Các phản ứng oxi hoá - khử có thể xảy ra theo 2 cơ chế là cơ chế truyền electron: Fe3+.aq + Fe2+.aq = Fe2+. aq + Fe3+. aq
và cơ chế truyền nguyên tử : SO32- + ClO3- = SO42- + ClO2-
Nói chung thì phản ứng oxi hoá khử xảy ra đuợc hoặc là do sự chuyển trực tiếp electron hoặc là do sự chuyển nguyên tử này đã gây ra hiệu quả electron chuyển từ phân tử này sang phân tử khác
Cơ chế của phản ứng oxihoá- khử
* Phản ứng chuyền electron là phản ứng khi hai phức chát tiếp xúc với nhau thì electron chuyển từ phức chất này sang phức chất kia . Ví dụ:
Fe2+.aq + Ce4+. aq = Fe3+.aq + Ce3+.aq
* Hai cơ chế chung của quá trình trao đổi electron là cơ chế ngoại cầu và cơ chế nội cầu. Đối với cơ chế ngoại cầu, mỗi phức chất hoàn toàn giữ nguyên vỏ phối trí của mình và electron đi qua cả hai vỏ phối trí đó. Đối với cơ chế nội cầu, hai phức tạo ra một sản phẩm trung gian , trong đó ít ra có một phối tử chung, nghĩa là thuộc sở hữu đồng thời của cả hai cầu phối trí.





cơ chế truyền electron-
Cơ chế cầu nội và cơ chế cầu ngoại.

* Cơ chế ngoại cầu. Cơ chế này đúng khi phản ứng trao đổi phối tử giữa hai chất tham gia phản ứng diễn ra chậm hơn nhiều so với quá trình chuyển electron. Ví dụ:
[FeII(CN)6 ]4- + [ IrIV(Cl)6 ]2- = [FeIII(CN)6 ]3- + [IrIII(Cl)6 ]3-
Hai phức chất phản ứng đều thuộc loại phức chất trơ. Thời gian bán chuyển hoá 1/2 đối với quá trình hidrát hoá trong dung dich 0,1M lớn hơn 0,1 ms, còn phản ứng chuyển electron ở 250C có hằng số tốc độ khoảng 105 l.mol-1.s-1

Cơ chế cầu nội và cơ chế cầu ngoại.

* Cơ chế nội cầu.
. H.Taube và trường phái của ông bằng thực nghiệm đã chứng minh nhiều phản ứng diễn ra qua trạng thái chuyển tiếp chứa cầu phối tử, ví dụ:
[Co(NH3)5X]2+ + [Cr(hiđ)]2+ + 5H+ = [Cr(H2O)5X]2+ + [Co(hiđ)]2+ + 5NH4+
(ở đây X = F-, Cl-, Br-, I-, SO42-, NCS-, N3- , PO43-, P2O74-, CH3COO- , C3H7COO-, cromat, sucxinat, oxalat, maleat)
. Phức chất của Co(III), trơ, phức chất aquơ của Cr(II) không bền. Ngược lại, ở các sản phẩm [Cr(H2O )5X]2+ trơ, ion [Co(hiđ)]2+ không bền. Người ta xác định được rằng sự chuyển X từ [Co(NH3)5X]2+ sang [Cr(H2O)5X]2+ diễn ra một cách định lượng. điều này được giải thích tốt nhất , nếu thừa nhận cơ chế :

Cơ chế cầu nội và cơ chế cầu ngoại.

* Cơ chế nội cầu.
[CrII(H2O)6]2+ + [CoIII(NH3 )5Cl]2+ = [(H2O)5CrIIClCoIII(NH3)5X]4+
? chuyển electron
[CrIII(H2O)5Cl]2++[CoII(NH3)5(H2O)]2+=[(H2O)5CrIIIClCoII(NH3)5X]4+
? + H+ , H2O
[Cr(H2O)6]2+ + 5NH4+
Vì tất cả các phức chất của Cr(III), kể cả [CrII(H2O)6]2+ và [CrIII(H2O)5Cl]2+ đều trơ đối với sự thế, cho nên dựa trên sự tạo thành định lưượng [CrIII(H2O)5Cl]2+ có thể giả thiết rằng sự chuyển electron Cr(II)? Co(III) và sự chuyển ion clorua từ Co sang Cr là những quá trình liên quan với nhau và quá trình này sẽ không xảy ra được nếu không có quá trình kia. Cách duy nhất có thể chấp nhận được theo quan điểm hoá học để giải thích những vấn đề này là giả thiết có sự tạo thành sản phẩm trung gian với cầu nối clo.
Nguyên lý Frank - Condon
Trong quá trình chuyển electron thì không có sự thay đổi vị trí hay cách phân bố không gian của các nguyên tử .
?) Sự truyền electron trong quá trình oxi hoá khử không được kèm theo sự thay đổi spin của nó, ví dụ :
[Co(phen)3]2++ [Co(phen)3]3+ = [Co(phen)3]3+ + [Co(phen)3]2+
t2g6eg1 t2g6 t2g6 t2g6eg1
hằng số tốc độ k = 1,1(mol/l)-1s-1 (250C )
Trong lúc hằng số tốc độ của phản ứng tương đồng (k = 10-9):
[Co(NH3)6]2++ [Co(NH3)6]3+ = [Co(NH3)6]3+ + [Co(NH3)6]2+
t2g5eg2 t2g6 t2g6 t2g5eg2
Muốn hiểu được hai giá trị k khác nhau ta xét cấu hình e của nguyên tử trung tâm. Trong quá trình 1 sự truyền e không có sự thay đổi spin, trong lúc đó quá trình 2 sự truyền e có sự thay đổi nhiều spin nên khả năng của phản ứng đó là yếu.
Nguyên lý Frank - Condon
Trong quá trình truyền electron thì cấu hình toạ độ nguyên tử của các phần tử tư­ơng tác phải không đ­ược thay đổi và muốn như vậy sự chuyển electron chỉ thuận lợi nếu kích thước của các phần tử là tương đồng. chúng ta thấy phản ứng chuyển trực tiếp electron chỉ xảy ra được nếu các phân tử của tác nhân có các kích thước thật gần giống nhau
Ví dụ :
[Fe*(CN)6]3- + [Fe(CN)6]4- = [Fe*(CN)6]4- + [Fe(CN)6]3-
Chúng ta nói ở đây hai phân tử này có kích thước rất gần giống nhau cho nên trong quá trình dao động có lúc chúng trở nên tương đương và sự truyền electron xảy ra

Nguyên lý Frank - Condon
* Từ nguyên lý Frank Conđon thì sự chuyển electron ở phản ứng:
[Fe(OH2)6]3+ + [Fe(OH2)6]2+ 
là không thuận lợi vì độ dài liên kết Fe - O của [Fe(OH2)6]3+ = 2,05A0 còn ở [Fe(OH2)6]2+ độ dài liên kết Fe - O = 2,21A0. Vì vậy sự chuyển electron không thuận lợi.
* Vì sao sự chuyển electron thuận lợi nếu kích th­ước các phần tử tương tác là tương đương.Vì nếu kích thước không tương đồng mà vẫn có sự truyền electron thì sẽ mâu thuẫn với nguyên lý I của nhiệt động học.
Ví dụ: (I) (II)
[Fe(OH2)6]2+ + [Fe(OH2)6]3+ 
Nguyên lý Frank - Condon
* Khi electron được truyền từ (I) sang (II) thì phần tử (II) ở trạng thái giãn, còn phần tử (I) ở trạng thái ép và khi chuyển tự do sang trạng thái bình thường thì chúmg sẽ giải phóng 1 năng lượng nào đó và như thế ta có 1 năng lượng mà không mất gì cả. Điều đó trái với nguyên lý I của nhiệt động học.
* Từ nguyên lý Fran-condon đã nêu ở trên, chúng ta thấy quá trình chuyển trực tiếp1 electron còn có khả năng xảy ra còn quá trình chuyển trực tiếp 2 electron thì coi như hoàn toàn không có khả năng xảy ra. Vì sự chuyển 2 electron dẫn tới thay đổi rất lớn cấu hình của các phần tử tương tác do vậy các phản ứng này xảy ra chủ yếu theo cơ chế chuyển nguyên tử.

Cơ chế phản ứng chuyển nguyên tử hay nhóm nguyên tử .

Với lý do đã nêu ở trên thì đa số các phản ứng oxi hoá khử thường diễn ra theo cơ chế chuyền nguyên tử Ở đây khi hai phân tử tiếp xúc với nhau sẽ tạo ra một phân tử trung gian ở đó có một cầu nối phân tử ban đầu . Cầu nối có thể là một nguyên tử, có thể là một nhóm nguyên tử , ví dụ:
[CoIII(NH3)5Cl]2+ + [CrII(H2O)6]2+ = [(H2O)5CrIIICl]2+ + [CoII (NH3)5(H2O)]2+
Ở đây nguyên tử Cl chuyển từ phân tử thứ nhất sang phân tử thứ 2 đã gây nên sự chuyền electron.
Cơ chế phản ứng chuyển nguyên tử
Sự chuyền này được thực hiện qua quá trình hình thành hợp chất trung gian sau:
OH2
H2O OH2
NH3
H3N ...Cl…H2O… OH2
OH2
H3N NH3
NH3
Trong trường hợp này thì giữa các phần tử tương tác có sự hình thành các cầu nói và chính những phần tử cầu này sẽ được chuyển trong quá trình phản ứng.
Co
Cr
Sự kết hợp 2 cơ chế
Sự phân chia ở trên thành 2 cơ chế chỉ có ý nghĩa làm đơn giản cho việc nghiên cứu còn trong thực tế ít khi gặp những cơ chế riêng rẽ như vậy.Ví dụ, Ngay ở những trường hợp đơn giản đã xét:
Fe3+.aq + Fe2+.aq = Fe2+.aq + Fe3+.aq
Người ta dùng sắt: Fe3+ có hoạt tính phóng xạ và thu được Fe2+ có tính phóng xạ, phương trình động học:
V = [ Fe3+.aq][ Fe2+.aq] ( k1 + k2 [H+]-1 + k3 [A] + ...
Ở phương trình này [A] chỉ sự có mặt của các anion trong phương trình phản ứng. Định luật tốc độ cho thấy phản ứng diễn ra theo nhiều con đường khác nhau.
Sự kết hợp 2 cơ chế
Trong trường hợp [A] là các ion clorua thì biểu thức của tốc độ có dạng:
V= k1[Fe3+][ Fe2+] + k2[Fe2+][ Fe(OH)2+] + k3[Fe2+][FeCl2+] +
k4[Fe2+][ FeCl2+]
và kết quả xác định bằng thực nghiệm cho k1 = 0,87; k2 =1.103 ; k3 = 9,7; k4 =15 (00C lit.. mol-1.s-1)
Kết quả thực nghiệm cho ta thấy phản ứng diễn ra theo 4 con đường khác nhau phản ánh ở 4 số hạng của phương trình động học.
+ Số hạng thứ nhất phản ánh sự truyền trực tiếp electron. Như nói ở trên cơ chế này không thuận lợi, các phần tử tương tác có kích thước khác nhau đấng kể. Sự truyền trực tiếp electron chỉ xảy được nếu trong quá trình dao động các phần tử này đạt tới kích thước tương đương. Đương nhiên sác xuất này là nhỏ vì vậy số hạng k1 là nhỏ.
Sự kết hợp 2 cơ chế
+ Các số hạng sau phản ánh cơ chế truyền nguyên tử. Ở đây giữa các phần tử tương tác là có hình thành cầu nối. H H
[(H2O)5-FeII- O ... H ... O - FeIII-(H2O)5]4+ =
[FeIII(H2O)5(OH)]2+ + [FeII(H2O)6]2+
(I) (II)
Do sự chuyển nguyên tử H ở cầu nối từ (I) sang (II) mà (Fe2+) ở (I) chuyển thành Fe3+ và Fe3+ ở (II) chuyển thành sắt II (Fe2+)
Vì sự chuyển các nguyên tử cầu ở đây không bị ràng buộc bởi nguyên lý Fran-Condon. Nên phản ứng diễn ra theo cơ chế này lớn hơn trường hợp truyền electron khá nhiều, có khi rất nhiều.
Lưu ý
* Thực ra rất khó phân biệt một cách rõ ràng 2 cơ chế đã nêu .Không nên hiểu 1 cách máy móc là electron được truyền từ phần tử này sang phần tử khác trong quá trình phản ứng bao giờ cũng là electron duy nhất. Cho đến bây giờ không khẳng định được sự truyền electron hay sự truyền diện tích
Trong không ít trường hợp thì cơ chế truyền trực tiếp 1 electron cũng khả thuận lợi. Để giải thích điều này thì người ta cho là electron dược truyền theo các con đường hầm.
* Đối với các phản ứng ở đó có sự chuyển 2 electron thì buộc phải chấp nhận cơ chế chuyển nguyên tử bởi vì theo nguyên lý Frank - Condon thì sự chuyển trực tiếp 2 electron rất khó có khả năng xảy ra.
Pin điện hóa
1) Cách biểu diễn pin điện:
anôt(-):khử/oxihoá oxihoá/khử(+)catôt
* Pin M1n+/M1 và M2m+/M2:
(-) M1 M1n+  M2m+ M2 (+)
* Pin có vật dẫn: VD: Cho các pin điện sau: (-) Pt/ Fe2+, Fe3+// Sn4+, Sn2+ / Pt (+)
2) Sức điện động của pin:
∆G = - nFEpin ,
Epin (Sức điện động của pin)
ở điều kiện chuẩn: ∆G0 = - nFE0
Sự điện phân
Sự điện phân là quá trình oxihoá các chất dưới tác dụng của dòng điện 1 chiều.
Điện phân chất nóng chảy
Điện phân dung dịch muối
Định luật về sự điện phân. m = AIt/nF
ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI
1) Phương pháp điện phân
a) Điện phân chất nóng chảy
b) Điện phân dung dịch muối
2) Phương pháp sử dụng các chất khử hoá học
a) Phương pháp khử các oxit kim loại bằng CO, H2 , NH3 ... .
b) Phương pháp nhiệt kim .
c) Phương pháp khử các halogenua
3) Phương pháp nhiệt phân hủy
Phương pháp sử dụng các chất khử hoá học
H2 + MO  M + H2O ; G0 = H0 - TS0
Ta xét G của phản ứng khử oxit kim loại thành kim loại.
G0pư = G0H2O +G0M - (G0MO+ G0H2)
G0pư = G0H2O - GMO ; để có phản ứng xảy ra thì Gpư  0
 G0H2O - GMO  0  G0H2O < GMO
Xây dựng Giản đồ Elligham (Giản đồ G0 – T)
Xây dựng Giản đồ Elligham (Giản đồ G0 – T)
Nguyên tắc:
*) Khi G0 càng âm thì oxit kim loại càng dễ tạo ra, khi G0 càng bé thì oxit kim loại càng bền, nên đơn chất tạo ra oxit có tính khử càng mạnh.
*) Đơn chất có đường (G0 – T ) tạo thành oxit nằm thấp hơn có thể khử được oxit của nguyên tố có (G0 – T ) tạo thành oxit nằm cao hơn.
*) Từ giản đồ G0 – T ta thấy khả năng khử của hidro bị hạn chế và tăng không đáng kể theo chiều tăng nhiệt độ , do đó đường G0 – T tạo thành H2O từ H2 hầu như song song với đường G0 – T tạo thành oxit kim loại nên hidro chỉ khử được các oxit có đường G0 – T nằm phía trên nó ứng với mỗi nhiệt đọ cho sẵn
Xin chân thành cảm ơn!