रेडॉक्स सिस्टम। रेडॉक्स संभावित रेडॉक्स सिस्टम
भेद प्रतिक्रियाएं इंटरमॉलिक्युलर, इंट्रामोल्युलर और सेल्फ-ऑक्सीकरण-सेल्फ-हीलिंग (या अनुपातहीनता):
यदि ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंट ऐसे तत्व हैं जो रचना बनाते हैं विभिन्नयौगिक, अभिक्रिया कहलाती है अंतरआणविक।
उदाहरण: ना 2 एसओ 3 + हे 2 ना 2 इसलिए 4
सन-ओके-एल
यदि ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट ऐसे तत्व हैं जो एक ही यौगिक बनाते हैं, तो प्रतिक्रिया को इंट्रामोलेक्युलर कहा जाता है।
उदाहरण: ( एन एच4) 2 करोड़ 2 ओ 7 एन 2 + करोड़ 2 ओ 3 + एच 2 ओ।
वी-एल ओ-एल
यदि ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाला एजेंट है एक ही तत्वजबकि इसके कुछ परमाणु ऑक्सीकृत होते हैं, और दूसरे कम हो जाते हैं, तो प्रतिक्रिया कहलाती है स्व-ऑक्सीकरण-स्व-उपचार.
उदाहरण: एच 3 पी ओ 3 एच 3 पी ओ4+ पी एच 3
वी-एल / ओ-एल
प्रतिक्रियाओं का ऐसा वर्गीकरण दिए गए पदार्थों के बीच संभावित ऑक्सीकरण और एजेंटों को कम करने में सुविधाजनक साबित होता है।
4 रेडॉक्स की संभावना का निर्धारण
प्रतिक्रियाओंतत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था के अनुसार
रेडॉक्स प्रकार में पदार्थों की परस्पर क्रिया के लिए एक आवश्यक शर्त एक संभावित ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट की उपस्थिति है। उनकी परिभाषा पर ऊपर चर्चा की गई थी, अब हम दिखाएंगे कि रेडॉक्स प्रतिक्रिया (जलीय समाधानों के लिए) की संभावना का विश्लेषण करने के लिए इन गुणों को कैसे लागू किया जाए।
उदाहरण
1) HNO 3 + PbO 2 ... - प्रतिक्रिया नहीं जाती है, क्योंकि नहीं
ओ-एल ओ-एल संभावित कम करने वाला एजेंट;
2) Zn + KI ... - प्रतिक्रिया नहीं होती है, क्योंकि नहीं
वी-एल वी-एल संभावित ऑक्सीकरण एजेंट;
3) KNO 2 + KBiO 3 + H 2 SO 4 ...- एक ही समय में प्रतिक्रिया संभव है
वी-एल ओ-एल केएनओ 2 एक कम करने वाला एजेंट होगा;
4) केएनओ 2 + केआई + एच 2 एसओ 4 ... - एक ही समय में प्रतिक्रिया संभव है
ओ - एल इन - एल केएनओ 2 एक ऑक्सीकरण एजेंट होगा;
5) केएनओ 2 + एच 2 ओ 2 ... - एक ही समय में प्रतिक्रिया संभव है
सी - एल ओ - एल एच 2 ओ 2 एक ऑक्सीकरण एजेंट होगा, और केएनओ 2
कम करने वाला एजेंट (या इसके विपरीत);
6) KNO 2 ... - संभावित प्रतिक्रिया
ओ - एल / इन - एल अनुपातहीनता
एक संभावित ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट की उपस्थिति प्रतिक्रिया के आगे बढ़ने के लिए एक आवश्यक लेकिन पर्याप्त स्थिति नहीं है। इसलिए, ऊपर दिए गए उदाहरणों में, केवल पाँचवें में यह कहा जा सकता है कि दो संभावित प्रतिक्रियाओं में से एक घटित होगी; अन्य मामलों में, अतिरिक्त जानकारी की आवश्यकता है: क्या यह प्रतिक्रिया होगी ऊर्जावान रूप से फायदेमंद।
5 इलेक्ट्रोड क्षमता की तालिकाओं का उपयोग करके ऑक्सीकरण एजेंट (कम करने वाला एजेंट) का विकल्प। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की प्रमुख दिशा का निर्धारण
प्रतिक्रियाएँ अनायास आगे बढ़ती हैं, जिसके परिणामस्वरूप गिब्स ऊर्जा घट जाती है (G ch.r.< 0). Для окислительно–восстановительных реакций G х.р. = - nFE 0 , где Е 0 - разность стандартных электродных потенциалов окислительной и восстановительной систем (E 0 = E 0 ок. – E 0 восст.) , F - число Фарадея (96500 Кулон/моль), n - число электронов, участвующих в элементарной реакции; E часто называют ЭДС реакции. Очевидно, что G 0 х.р. < 0, если E 0 х.р. >0.
v–l o–l दो का संयोजन
आधा प्रतिक्रिया:
Zn Zn 2+ और Cu 2+ Cu;
पहला, जिसमें शामिल है अपचायक कारक(Zn) तथा इसका ऑक्सीकृत रूप (Zn 2+) कहलाता है मज़बूत कर देनेवाला प्रणाली, दूसरा, सहित आक्सीकारक(Cu 2+) और इसका घटा हुआ रूप (Cu), - ऑक्सीडेटिवव्यवस्था।
इन अर्ध-प्रतिक्रियाओं में से प्रत्येक को इलेक्ट्रोड क्षमता के परिमाण द्वारा वर्णित किया जाता है, जो क्रमशः निरूपित करता है,
ई पुनर्स्थापित करें = E 0 Zn 2+ / Zn और E लगभग। \u003d ई 0 घन 2+ / घन।
संदर्भ पुस्तकों में E 0 के मानक मान दिए गए हैं:
ई 0 जेएन 2+ / जेडएन = - 0.77 वी, ई 0 सीयू 2+ / क्यू = + 0.34 वी।
EMF =.E 0 = E 0 लगभग। - ई0 पुनर्स्थापित करें \u003d ई 0 Cu 2+ / Cu - E 0 Zn 2+ / Zn \u003d 0.34 - (-0.77) \u003d 1.1V।
जाहिर है, E 0> 0 (और, तदनुसार, G 0< 0), если E 0 ок. >ई 0 पुनर्स्थापित करें , अर्थात। रेडॉक्स प्रतिक्रिया उस दिशा में आगे बढ़ती है जिसके लिए ऑक्सीकरण प्रणाली की इलेक्ट्रोड क्षमता कम करने वाली प्रणाली की इलेक्ट्रोड क्षमता से अधिक होती है।
इस मानदंड का उपयोग करके, यह निर्धारित करना संभव है कि कौन सी प्रतिक्रिया, प्रत्यक्ष या विपरीत, मुख्य रूप से, साथ ही आगे बढ़ती है एक ऑक्सीकरण एजेंट (या कम करने वाला एजेंट) चुनेंकिसी दिए गए पदार्थ के लिए।
उपरोक्त उदाहरण में, E 0 लगभग। > ई 0 पुनर्स्थापित करें , इसलिए, मानक स्थितियों के तहत, तांबे के आयनों को धात्विक जस्ता द्वारा कम किया जा सकता है (जो विद्युत रासायनिक श्रृंखला में इन धातुओं की स्थिति से मेल खाता है)
उदाहरण
1. निर्धारित करें कि Fe 3+ आयनों के साथ आयोडाइड आयनों को ऑक्सीकरण करना संभव है या नहीं।
समाधान:
ए) संभावित प्रतिक्रिया की एक योजना लिखें: I - + Fe 3+ I 2 + Fe 2+,
वी-एल ओ-एल
बी) ऑक्सीकरण और कम करने वाली प्रणालियों और संबंधित इलेक्ट्रोड क्षमता के लिए अर्ध-प्रतिक्रियाएं लिखें:
Fe 3+ + 2e - Fe 2+ E 0 \u003d + 0.77 B - ऑक्सीकरण प्रणाली,
2I - I 2 + 2e - E 0 \u003d + 0.54 B - रिकवरी सिस्टम;
ग) इन प्रणालियों की क्षमता की तुलना करते हुए, हम निष्कर्ष निकालते हैं कि दी गई प्रतिक्रिया संभव है (मानक स्थितियों के तहत)।
2. किसी पदार्थ के दिए गए परिवर्तन के लिए ऑक्सीकरण एजेंट (कम से कम तीन) चुनें और उनमें से एक को चुनें जिसमें प्रतिक्रिया पूरी तरह से आगे बढ़ती है: Cr (OH) 3 CrO 4 2 -।
समाधान:
a) संदर्भ पुस्तक E 0 CrO 4 2 - / Cr (OH) 3 \u003d - 0.13 V में खोजें,
बी) हम संदर्भ पुस्तक का उपयोग करके उपयुक्त ऑक्सीकरण एजेंटों का चयन करते हैं (उनकी क्षमता - 0.13 वी से अधिक होनी चाहिए), जबकि सबसे विशिष्ट, "गैर-कमी" ऑक्सीकरण एजेंटों पर ध्यान केंद्रित करते हुए (हैलोजन सरल पदार्थ हैं, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, पोटेशियम परमैंगनेट, आदि)। . ).
इस मामले में, यह पता चला है कि यदि परिवर्तन Br 2 2Br - एक संभावित E 0 \u003d + 1.1 V से मेल खाता है, तो परमैंगनेट आयनों और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के लिए, विकल्प संभव हैं: E 0 MnO 4 - / Mn 2+ \ u003d + 1.51 बी - में खट्टावातावरण,
ई 0 एमएनओ 4 - / एमएनओ 2 \u003d + 0.60 बी - में तटस्थवातावरण,
ई 0 एमएनओ 4 - / एमएनओ 4 2 - \u003d + 0.56 बी - में क्षारीयवातावरण,
ई 0 एच 2 ओ 2 / एच 2 ओ \u003d + 1.77 बी - में खट्टावातावरण,
ई 0 एच 2 ओ 2 / ओएच - = + 0.88 बी - में क्षारीयवातावरण।
यह देखते हुए कि स्थिति द्वारा निर्दिष्ट क्रोमियम हाइड्रॉक्साइड उभयचर है और इसलिए केवल थोड़ा क्षारीय या तटस्थ वातावरण में मौजूद है, निम्नलिखित उपयुक्त ऑक्सीकरण एजेंट हैं:
ई 0 एमएनओ4 - / एमएनओ2 \u003d + 0.60 बी और। ई 0 बीआर2 / बीआर - = + 1.1 बी..
ग) अंतिम स्थिति, कई में से इष्टतम ऑक्सीडेंट का चुनाव, इस आधार पर तय किया जाता है कि प्रतिक्रिया अधिक पूरी तरह से आगे बढ़ती है, इसके लिए अधिक नकारात्मक G 0, जो बदले में मान E 0 द्वारा निर्धारित किया जाता है:
बीजगणितीय मान जितना बड़ा होगा इ 0 , विशेषकर रेडॉक्स प्रतिक्रिया पूरी तरह से आगे बढ़ती है, उत्पादों की उपज जितनी अधिक होगी।
ऊपर चर्चा किए गए ऑक्सीकरण एजेंटों में, E 0 ब्रोमीन (Br 2) के लिए सबसे बड़ा होगा।
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रेडॉक्स प्रक्रियाएं और वाइन में रेडॉक्स सिस्टम
रेडॉक्स प्रक्रियाओं के बारे में सामान्य जानकारी
एक पदार्थ का ऑक्सीकरण तब होता है जब वह ऑक्सीजन को बांधता है या हाइड्रोजन छोड़ता है; उदाहरण के लिए, जब सल्फर एस को जलाया जाता है, तो सल्फर डाइऑक्साइड SO2 बनता है, जब सल्फ्यूरस एसिड H2SO3 का ऑक्सीकरण होता है, सल्फ्यूरिक एसिड H5SO4 बनता है, और जब हाइड्रोजन सल्फाइड H2S का ऑक्सीकरण होता है, तो सल्फर एस; जब फेरस सल्फेट अम्ल की उपस्थिति में ऑक्सीकृत होता है तो फेरिक सल्फेट बनता है
4FeSO„ + 2H 2 SO4 + 02 \u003d 2Fe2 (SO4) 3 + 2H20।
या आयनों SO ~ h में द्विसंयोजी सल्फेट के अपघटन के दौरान, Fe ++ धनायन प्राप्त होता है
4Fe++ + 6SO "+ 4H+ + 02 = 4Fe+++ + + 6SO~~ + 2H 2 0,
या, प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेने वाले आयनों को कम करके, खोजें
4Fe++ + 4H+ + 02 = 4Fe+++ + 2H20।
बाद की प्रतिक्रिया दूसरे लौह नमक के ऑक्सीकरण के मामले में समान है; यह ऋणायन की प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है। इसलिए, फेरस आयन का फेरिक आयन में ऑक्सीकरण हाइड्रोजन आयन की कीमत पर अपने सकारात्मक चार्ज को बढ़ाने के लिए होता है, जो हाइड्रोजन परमाणु बनाने के लिए अपना चार्ज खो देता है, जो पानी देने के लिए ऑक्सीजन के साथ मिलकर बनता है। नतीजतन, इस ऑक्सीकरण से धनायन के धनात्मक आवेश में वृद्धि होती है, या, समतुल्य, ऋणायन के ऋणात्मक आवेश में कमी होती है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन सल्फाइड एच 2 एस के ऑक्सीकरण में सल्फर आयन एस के सल्फर (एस) में रूपांतरण होता है। वास्तव में, दोनों ही स्थितियों में, ऋणात्मक विद्युत आवेशों या इलेक्ट्रॉनों की हानि होती है।
इसके विपरीत, जब x घटाया जाता है, तो धनायन का धनात्मक आवेश घट जाता है या ऋणायन का ऋणात्मक आवेश बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, पिछली प्रतिक्रिया में, कोई कह सकता है कि H+ आयन का परमाणु हाइड्रोजन H में अपचयन होता है और प्रतिक्रिया की विपरीत दिशा में, Fe+++ आयन का Fe++ आयन में अपचयन होता है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनों की संख्या में वृद्धि के लिए कमी कम हो जाती है।
हालांकि, जब कार्बनिक अणुओं के ऑक्सीकरण की बात आती है, तो "ऑक्सीकरण" शब्द एक अणु के दूसरे में परिवर्तन या ऑक्सीजन में समृद्ध या हाइड्रोजन में कम समृद्ध के संयोजन के अर्थ को बरकरार रखता है। पुनर्प्राप्ति एक रिवर्स प्रक्रिया है, उदाहरण के लिए, अल्कोहल CH3-CH2OH का एल्डिहाइड CH3-CHO में ऑक्सीकरण, फिर एसिटिक एसिड CH3-COOH में:
-2N +N,0-2N
सीएच3-सीएच2ओएच -> सीएच3-सीएचओ -->
-> CH3-COOH।
कोशिका में कार्बनिक अणुओं के ऑक्सीकरण की प्रक्रियाएं, जो जैविक रसायन विज्ञान और सूक्ष्म जीव विज्ञान में लगातार सामने आती हैं, अक्सर डीहाइड्रोजनीकरण द्वारा होती हैं। वे कमी प्रक्रियाओं के साथ संयुक्त होते हैं और रेडॉक्स प्रक्रियाओं का गठन करते हैं, उदाहरण के लिए, ग्लिसरॉल और एसीटैल्डिहाइड के बीच अल्कोहल किण्वन के दौरान ऑक्सीकरण, कोडहाइड्रेज़ द्वारा उत्प्रेरित और अल्कोहल के लिए अग्रणी:
CH2OH-CHOH-CHO + CH3-CHO + H20 - + CH2OH-CHOH-COOH + CH3-CH2OH।
यहां हम एक अपरिवर्तनीय रेडॉक्स प्रक्रिया के बारे में बात कर रहे हैं, जो हालांकि उत्प्रेरक की उपस्थिति में उत्क्रमणीय हो सकती है, जैसा कि नीचे दिखाया जाएगा। इलेक्ट्रॉन विनिमय के माध्यम से ऑक्सीकरण-कमी का एक उदाहरण और किसी भी उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में भी उत्क्रमणीय संतुलन है
Fe+++ + Cu+ Fe++ + Cu++।
यह एक इलेक्ट्रॉन द्वारा आपूर्ति की गई दो प्राथमिक प्रतिक्रियाओं का योग है
Fe++++e Fe++ और Cu+ Cu++ + e.
ऐसी प्राथमिक प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं रेडॉक्स सिस्टम या रेडॉक्स सिस्टम बनाती हैं।
वे ओनोलॉजी के लिए प्रत्यक्ष रुचि रखते हैं। वास्तव में, एक ओर, जैसा कि दिखाया गया है, Fe++ और Cu+ आयन ऑटो-ऑक्सीडाइज़ेबल हैं, यानी, वे बिना किसी उत्प्रेरक के, घुले हुए आणविक ऑक्सीजन द्वारा सीधे ऑक्सीकृत होते हैं, और ऑक्सीकृत रूप अन्य पदार्थों को फिर से ऑक्सीकृत कर सकते हैं, इसलिए, ये सिस्टम ऑक्सीकरण उत्प्रेरक का गठन करते हैं। दूसरी ओर, वे टर्बिडिटी एजेंट हैं, जो वाइनमेकिंग अभ्यास के दृष्टिकोण से हमेशा खतरनाक होते हैं, और यह ऐसी परिस्थिति है जो एक वैलेंस से दूसरे में जाने की उनकी क्षमता से निकटता से संबंधित है।
एक आयनित रेडॉक्स प्रणाली का सामान्य दृष्टिकोण, अर्थात, सकारात्मक या नकारात्मक रूप से आवेशित आयनों द्वारा विलयन में गठित, निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है:
लाल \u003d 5 ± ऑक्स + ई (या ने)।
एक कार्बनिक रेडॉक्स प्रणाली का एक सामान्य दृश्य जिसमें कम से ऑक्सीकृत घटक का संक्रमण हाइड्रोजन जारी करके होता है, इलेक्ट्रॉन नहीं:
लाल * बैल + H2।
यहाँ रेड और ऑक्स उन अणुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं जिनमें विद्युत आवेश नहीं होता है। लेकिन एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में, उदाहरण के लिए, ऊपर दिखाए गए रेडॉक्स सिस्टम में से एक या सेल के कुछ एंजाइम, H,2 अपने आयनों के साथ संतुलन में है और पहले प्रकार के रेडॉक्स सिस्टम का गठन करता है
एच2 *± 2एच+ + 2ई,
जहां से, दो प्रतिक्रियाओं को जोड़ कर, हम संतुलन प्राप्त करते हैं
लाल * बैल + 2H+ + 2e।
इस प्रकार, हम आयनित प्रणालियों के समान रूप में आते हैं जो हाइड्रोजन के आदान-प्रदान के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनों को छोड़ते हैं। इसलिए, ये सिस्टम, पिछले वाले की तरह, इलेक्ट्रोएक्टिव हैं।
सिस्टम की पूर्ण क्षमता निर्धारित करना असंभव है; कोई केवल दो रेडॉक्स सिस्टम के बीच संभावित अंतर को माप सकता है:
रेडी + ऑक्स2 * रेड2 + ऑक्सजे।
शराब जैसे समाधान की रेडॉक्स क्षमता का निर्धारण और माप इस सिद्धांत पर आधारित है।
रेडॉक्स सिस्टम का वर्गीकरण
शराब की रेडॉक्स प्रणालियों पर बेहतर विचार करने और उनकी भूमिका को समझने के लिए, वुर्मसर वर्गीकरण का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, जो उन्हें तीन समूहों में विभाजित करता है:
1) सीधे इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ, जो समाधान में, अकेले भी, प्लैटिनम से बने एक अक्रिय इलेक्ट्रोड के साथ सीधे इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान करते हैं, जो एक अच्छी तरह से परिभाषित क्षमता को स्वीकार करता है। ये पृथक पदार्थ रेडॉक्स सिस्टम बनाते हैं।
इनमें शामिल हैं: क) भारी धातु आयन जो Cu++/Cu+ और Fe++/Fe+++ सिस्टम बनाते हैं; बी) रेडॉक्स क्षमता के वर्णमिति निर्धारण के लिए उपयोग किए जाने वाले कई रंजक, तथाकथित रेडॉक्स डाई; ग) राइबोफ्लेविन, या विटामिन बीजी, और डिहाइड्रोजनेज, जिसमें यह शामिल है (पीला एंजाइम), अंगूर में सेलुलर श्वसन में या एरोबियोसिस में खमीर में भाग लेता है। ये ऑटो-ऑक्सीडाइजिंग सिस्टम हैं, यानी ऑक्सीजन की उपस्थिति में, वे ऑक्सीकृत रूप लेते हैं। ऑक्सीजन के साथ उनके ऑक्सीकरण के लिए किसी उत्प्रेरक की आवश्यकता नहीं होती है;
2) कमजोर विद्युत गतिविधि वाले पदार्थ जो प्लेटिनम इलेक्ट्रोड पर प्रतिक्रिया या कमजोर प्रतिक्रिया नहीं करते हैं और स्वतंत्र रूप से संतुलन के लिए स्थिति प्रदान नहीं करते हैं, लेकिन बहुत कम सांद्रता में और पहले समूह के पदार्थों की उपस्थिति में समाधान में होने पर इलेक्ट्रोएक्टिव हो जाते हैं। यह मामला एक निश्चित क्षमता देता है। दूसरे समूह के पदार्थ पहले के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जो उनके रेडॉक्स परिवर्तन को उत्प्रेरित करते हैं और अपरिवर्तनीय प्रणालियों को प्रतिवर्ती बनाते हैं। नतीजतन, रेडॉक्स रंजक इस समूह के पदार्थों का अध्ययन करना, उनके लिए सामान्य क्षमता निर्धारित करना और उन्हें वर्गीकृत करना संभव बनाते हैं। इसी तरह, वाइन में आयरन और कॉपर आयनों की मौजूदगी सिस्टम को इलेक्ट्रोएक्टिव बनाती है, जो अलग होने पर रेडॉक्स सिस्टम नहीं होते हैं।
इनमें शामिल हैं: ए) एक डबल बॉन्ड (-SON = COH-) के साथ एक एनोल फ़ंक्शन वाले पदार्थ, एक डाय-कीटोन फ़ंक्शन (-CO-CO-) के साथ संतुलन में, उदाहरण के लिए, विटामिन सी, या एस्कॉर्बिक एसिड, रिडक्टोन्स, डायहाइड्रॉक्सीमेलिक-नया एसिड; बी) साइटोक्रोमेस, जो पौधों और जानवरों दोनों में सेलुलर श्वसन में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं;
3) डायस्टेसिस की उपस्थिति में इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ। उनका डिहाइड्रोजनीकरण डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित होता है, जिसकी भूमिका हाइड्रोजन के एक अणु से दूसरे अणु में स्थानांतरण सुनिश्चित करना है। सामान्य तौर पर, इन प्रणालियों को इलेक्ट्रोएक्टिविटी दी जाती है जो रेडॉक्स रूपांतरण प्रदान करने वाले माध्यम में उत्प्रेरक जोड़कर संभावित रूप से प्राप्त होती है; फिर वे रेडॉक्स संतुलन और एक निश्चित क्षमता के लिए स्थितियां बनाते हैं।
ये सिस्टम लैक्टिक एसिड हैं - लैक्टिक बैक्टीरिया के एक ऑटोलिसेट की उपस्थिति में पाइरुविक एसिड, जो रेडॉक्स संतुलन CH3-CHOH-COOH और CH3-CO-COOH में लाता है - लैक्टिक एसिड किण्वन में शामिल एक प्रणाली; इथेनॉल - इथेनॉल, जो अल्कोहल किण्वन की प्रक्रिया में एल्डिहाइड से अल्कोहल के संक्रमण या ब्यूटेनियोल - एसीटोन प्रणाली से मेल खाती है। बाद वाली प्रणालियाँ वाइन के लिए ही प्रासंगिक नहीं हैं, हालाँकि यह माना जा सकता है कि वाइन में माइक्रोबियल कोशिकाओं की अनुपस्थिति में डिहाइड्रेज़ हो सकते हैं, लेकिन वे अल्कोहल या लैक्टिक एसिड किण्वन के लिए महत्वपूर्ण हैं, साथ ही जीवित कोशिकाओं से युक्त तैयार वाइन के लिए भी . वे व्याख्या करते हैं, उदाहरण के लिए, खमीर या बैक्टीरिया की उपस्थिति में एथनाल की कमी, एक तथ्य जो लंबे समय से ज्ञात है।
इन सभी ऑक्सीकरण या कम करने वाले पदार्थों के लिए रेडॉक्स क्षमता, सामान्य या संभव निर्धारित करना संभव है, जिसके लिए सिस्टम आधा ऑक्सीकरण और आधा कम हो गया है। यह उन्हें ऑक्सीकरण या ताकत कम करने के क्रम में वर्गीकृत करने की अनुमति देता है। यह भी पहले से ही संभव है कि एक ज्ञात रेडॉक्स क्षमता वाले समाधान में दी गई प्रणाली किस रूप (ऑक्सीकृत या कम) है; घुली हुई ऑक्सीजन की मात्रा में परिवर्तन की भविष्यवाणी कर सकेंगे; उन पदार्थों का निर्धारण करें जो पहले ऑक्सीकृत या कम होते हैं। इस मुद्दे को "रेडॉक्स क्षमता की अवधारणा" खंड में पर्याप्त रूप से शामिल किया गया है।
डी-लैक्टेट के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया या एस्कॉर्बेट फेनाज़ीन मेथासल्फेट के एक कृत्रिम सब्सट्रेट और कोशिका झिल्ली से कृत्रिम रूप से प्राप्त पुटिकाओं में शर्करा, अमीनो एसिड और कुछ आयनों के परिवहन के बीच घनिष्ठ संबंध के अस्तित्व पर बहुत सारे डेटा हैं। ई. कोलाई, साल्मोनेला टाइफिम्यूरियम, स्यूडोमोनास पुटिडा, प्रोटियस मिराबिलिस, बेसिलस मेगेटेरियम, बेसिलस सबटिलिस, माइक्रोकोकस डेनिट्रिफंस, माइकोबैक्टीरियम फली, स्टैफिलोकोकस ऑरियस।
रेडॉक्स सिस्टम में अलग-अलग दक्षता के साथ इस्तेमाल किए जा सकने वाले सबस्ट्रेट्स में α-ग्लिसरोफॉस्फेट और बहुत कम अक्सर एल-लैक्टेट, DL-α-हाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट और यहां तक कि फॉर्मेट भी शामिल हैं।
β-गैलेक्टोसाइड्स, गैलेक्टोज, अरबिनोज, ग्लूकोज-6-फॉस्फेट, ग्लूकोनेट और ग्लूकोरोनेट जैसी शर्करा, ग्लूटामाइन (और, संभवतः, एस्परगिन), आर्जिनिन, मेथियोनीन और ऑर्निथिन के अपवाद के साथ-साथ सभी प्राकृतिक अमीनो एसिड, साथ ही उद्धरण हैं। इस तंत्र द्वारा पहुँचाया गया K + और Rb +।
हालांकि इस तरह के परिवहन के तंत्र अभी तक पूरी तरह से हल नहीं हुए हैं, यह सबसे अधिक संभावना है कि ऑक्सीडेटिव सिस्टम के संचालन के दौरान प्रोटॉन उत्पन्न होते हैं। एक झिल्ली क्षमता उत्पन्न होती है, सबसे अधिक संभावना है कि यह गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के हस्तांतरण में एक प्रेरक शक्ति के रूप में कार्य करती है।
लोहे का परिवहन
इ . कोलाई क 12 लोहे के परिवहन के लिए तीन विशिष्ट प्रणालियाँ हैं, और सभी मामलों में, बाहरी झिल्ली प्रोटीन परिवहन में एक केंद्रीय भूमिका निभाते हैं।
Fe-साइट्रेट ट्रांसपोर्ट सिस्टम साइट्रेट की उपस्थिति में प्रेरित होता है, और Fe साइट्रेट के लिए एक नया FecA प्रोटीन रिसेप्टर बाहरी झिल्ली में प्रकट होता है। अधिक प्रभावी प्रणालियाँ हैं जिनमें सूक्ष्मजीव-संश्लेषित यौगिक शामिल हैं जो लोहे को चीलेट करते हैं। वे ऐसे पदार्थों का स्राव करते हैं जो लोहे को घुलनशील रूप में परिवर्तित करते हैं। ये पदार्थ कहलाते हैं siderophores.वे लोहे के आयनों को एक जटिल में बांधते हैं और इसे इस रूप में परिवहन करते हैं; हम मुख्य रूप से कम आणविक भार वाले पानी में घुलनशील पदार्थों (1500 से कम आणविक भार के साथ) के बारे में बात कर रहे हैं, उच्च विशिष्टता और उच्च आत्मीयता (10 30 के क्रम की स्थिरता स्थिरांक) के साथ लोहे के समन्वय बांड को बांधना। उनकी रासायनिक प्रकृति से, ये फ़िनोलेट्स या हाइड्रॉक्सामेट्स हो सकते हैं। एंटरोसिलिन पहले से संबंधित है; इसमें छह फेनोलिक हाइड्रॉक्सी समूह होते हैं और कुछ एंटरोबैक्टीरिया द्वारा स्रावित होते हैं। एक बार पर्यावरण में छोड़े जाने के बाद, यह लोहे को बांधता है, और गठित फेरी एंटरोसेलिन बाहरी झिल्ली, फेपा के एक विशिष्ट प्रोटीन से बांधता है, और फिर कोशिका द्वारा अवशोषित हो जाता है। सेल में, फेरी-एंटेरोचिलिन के एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप लोहा जारी किया जाता है। इसके अलावा, यह यौगिक आयरन युक्त ट्रांसफ़रिन और लैक्टोफेरिन प्रोटीन से भी Fe 2+ को अलग करने में सक्षम है। FepA प्रोटीन का संश्लेषण, साथ ही एंटरोसिलिन, मध्यम में घुलित लोहे की उच्च सामग्री पर दमित होता है।
बाहरी झिल्ली इ . कोलाई इसमें एक फेरिक्रोम ट्रांसपोर्ट सिस्टम भी है। मशरूम में समान परिवहन प्रणाली होती है। फेरिच्रोम को हाइड्रॉक्सामेट सिडेरोफोर के रूप में वर्गीकृत किया गया है। यह एक चक्रीय हेक्सापेप्टाइड है जो तीन ग्लाइसिन अवशेषों और तीन β-N-एसिटाइल-L-β-हाइड्रॉक्सीओर्निथिन अवशेषों से बनता है। फेरिक्रोम फेरिक आयनों के साथ एक स्थिर परिसर बनाता है। इ . कोलाई , हालांकि यह खुद फेरिक्रोम नहीं बनाता है, इसके परिवहन की एक बहुत विशिष्ट प्रणाली है, जिसमें बाहरी झिल्ली प्रोटीन फुआ भाग लेता है। परिवहन की प्रक्रिया में, लोहा कम हो जाता है और फेरिक्रोम संशोधित (एसिटिलेटेड) हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप यह लोहे के लिए अपनी आत्मीयता खो देता है, और इसे साइटोप्लाज्म में छोड़ दिया जाता है।
एक समान कार्य फेरिओक्सामाइन्स (एक्टिनोमाइसेट्स में), माइकोबैक्टिन्स (माइकोबैक्टीरिया में) और एक्सोकेलिन्स (माइकोबैक्टीरिया में भी) द्वारा किया जाता है।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की एक विशिष्ट विशेषता प्रतिक्रियाशील कणों - आयनों, परमाणुओं, अणुओं और परिसरों के बीच इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण है, जिसके परिणामस्वरूप इन कणों का ऑक्सीकरण राज्य बदल जाता है, उदाहरण के लिए
Fe2+? इ? = Fe3+.
चूँकि इलेक्ट्रॉन एक विलयन में जमा नहीं हो सकते हैं, दो प्रक्रियाएँ एक साथ होनी चाहिए - हानि और लाभ, यानी कुछ के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया और अन्य कणों की कमी। इस प्रकार, किसी भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया को हमेशा दो अर्ध-प्रतिक्रियाओं के रूप में दर्शाया जा सकता है:
aOx1 + bRed2 = aRed1 + bOx2
प्रारंभिक कण और प्रत्येक अर्ध-प्रतिक्रिया का उत्पाद एक रेडॉक्स जोड़ी या प्रणाली का गठन करता है। उपरोक्त अर्ध-प्रतिक्रियाओं में, Red1 को Ox1 से संयुग्मित किया जाता है और Ox2 को Red1 से संयुग्मित किया जाता है।
न केवल समाधान में कण, बल्कि इलेक्ट्रोड भी इलेक्ट्रॉन दाताओं या स्वीकर्ता के रूप में कार्य कर सकते हैं। इस मामले में, रेडॉक्स प्रतिक्रिया इलेक्ट्रोड-समाधान इंटरफ़ेस पर होती है और इसे इलेक्ट्रोकेमिकल कहा जाता है।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं, सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं की तरह, कुछ हद तक प्रतिवर्ती होती हैं। प्रतिक्रियाओं की दिशा एक रेडॉक्स अर्ध-प्रतिक्रिया प्रणाली के घटकों के इलेक्ट्रॉन-दाता गुणों के अनुपात और दूसरे के इलेक्ट्रॉन-स्वीकर्ता गुणों के अनुपात से निर्धारित होती है (बशर्ते कि संतुलन बदलाव को प्रभावित करने वाले कारक स्थिर हों)। एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया के दौरान इलेक्ट्रॉनों की गति एक क्षमता की ओर ले जाती है। इस प्रकार, वोल्ट में मापी गई क्षमता, यौगिक की रेडॉक्स क्षमता के माप के रूप में कार्य करती है।
सिस्टम के ऑक्सीडेटिव (रिडक्टिव) गुणों को मापने के लिए, रासायनिक रूप से निष्क्रिय सामग्री से बने इलेक्ट्रोड को समाधान में डुबोया जाता है। चरण की सीमा पर, एक इलेक्ट्रॉन विनिमय प्रक्रिया होती है, जिससे एक ऐसी क्षमता का उदय होता है जो समाधान में इलेक्ट्रॉन गतिविधि का एक कार्य है। क्षमता का मूल्य जितना अधिक होता है, समाधान की ऑक्सीकरण क्षमता उतनी ही अधिक होती है।
सिस्टम की क्षमता का पूर्ण मूल्य मापा नहीं जा सकता है। हालांकि, यदि रेडॉक्स प्रणालियों में से एक को मानक के रूप में चुना जाता है, तो इसके सापेक्ष किसी भी अन्य रेडॉक्स सिस्टम की क्षमता को मापना संभव हो जाता है, भले ही चयनित तटस्थ इलेक्ट्रोड की परवाह किए बिना। H+/H2 प्रणाली को मानक के रूप में चुना गया है, जिसकी क्षमता शून्य मानी जाती है।
चावल। एक।
1. प्लेटिनम इलेक्ट्रोड।
2. हाइड्रोजन गैस की आपूर्ति।
3. एक अम्ल विलयन (आमतौर पर HCl) जिसमें H+ की सांद्रता = 1 mol/l.
4. एक पानी की सील जो हवा से ऑक्सीजन के प्रवेश को रोकती है।
5. एक इलेक्ट्रोलाइटिक पुल (KCl के एक केंद्रित समाधान से मिलकर) जो आपको गैल्वेनिक सेल के दूसरे भाग को जोड़ने की अनुमति देता है।
हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के खिलाफ मानक स्थितियों के तहत मापी गई किसी भी रेडॉक्स प्रणाली की क्षमता को इस प्रणाली की मानक क्षमता (E0) कहा जाता है। मानक क्षमता को सकारात्मक माना जाता है यदि सिस्टम ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है और हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण आधा-प्रतिक्रिया होती है:
या नकारात्मक अगर सिस्टम एक कम करने वाले एजेंट की भूमिका निभाता है, और हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड पर आधा-प्रतिक्रिया घटती है:
मानक क्षमता का पूर्ण मूल्य ऑक्सीकरण एजेंट या कम करने वाले एजेंट की "ताकत" को दर्शाता है।
मानक क्षमता - एक थर्मोडायनामिक मानकीकृत मूल्य - एक बहुत ही महत्वपूर्ण भौतिक-रासायनिक और विश्लेषणात्मक पैरामीटर है जो संबंधित प्रतिक्रिया की दिशा का मूल्यांकन करना और संतुलन की स्थिति के तहत प्रतिक्रियाशील कणों की गतिविधियों की गणना करना संभव बनाता है।
विशिष्ट परिस्थितियों में रेडॉक्स प्रणाली को चिह्नित करने के लिए, वास्तविक (औपचारिक) क्षमता E0 "की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, जो इस विशेष समाधान में इलेक्ट्रोड पर स्थापित क्षमता से मेल खाती है जब संभावित-निर्धारण के ऑक्सीकृत और कम रूपों की प्रारंभिक सांद्रता आयन 1 mol / l के बराबर हैं और अन्य सभी घटकों के घोल की निश्चित सांद्रता है।
एक विश्लेषणात्मक दृष्टिकोण से, वास्तविक क्षमताएँ मानक क्षमता से अधिक मूल्यवान हैं, क्योंकि प्रणाली का वास्तविक व्यवहार मानक द्वारा नहीं, बल्कि वास्तविक क्षमता से निर्धारित होता है, और यह बाद वाला है जो घटना की भविष्यवाणी करना संभव बनाता है विशिष्ट परिस्थितियों में एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया। प्रणाली की वास्तविक क्षमता अम्लता, समाधान में विदेशी आयनों की उपस्थिति पर निर्भर करती है, और एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न हो सकती है।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के तीन मुख्य प्रकार हैं:
1. इंटरमॉलिक्युलर (इंटरमॉलिक्युलर ऑक्सीडेशन - रिडक्शन)।
इस प्रकार में सबसे अधिक प्रतिक्रियाएँ शामिल हैं जिनमें ऑक्सीकरण तत्व और कम करने वाले तत्व के परमाणु पदार्थों के विभिन्न अणुओं की संरचना में होते हैं। उपरोक्त अभिक्रियाएँ इस प्रकार की होती हैं।
2. इंट्रामोल्युलर (इंट्रामोलेक्युलर ऑक्सीकरण - कमी)।
इनमें ऐसी प्रतिक्रियाएं शामिल हैं जिनमें विभिन्न तत्वों के परमाणुओं के रूप में ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट एक ही अणु का हिस्सा हैं। यौगिकों की थर्मल अपघटन प्रतिक्रियाएं इस प्रकार के अनुसार आगे बढ़ती हैं, उदाहरण के लिए:
2केसीआईओ 3 = 2केसीआई + 3ओ 2।
3. अनुपातहीनता (स्व-ऑक्सीकरण - आत्म-उपचार)।
ये वे अभिक्रियाएँ होती हैं जिनमें ऑक्सीकरण तथा अपचायक एक ही मध्यवर्ती ऑक्सीकरण अवस्था में एक ही तत्व होते हैं, जो प्रतिक्रिया के फलस्वरूप एक साथ घटते और बढ़ते दोनों होते हैं। उदाहरण के लिए:
3CI 0 2 + 6 KOH = 5 KCI + KCIO 3 + 3H 2 O,
3एचसीआईओ = एचसीआईओ 3 + 2एचसीआई।
Redox अभिक्रियाएँ प्रकृति और प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। प्राकृतिक जैविक प्रणालियों में होने वाले OVR के उदाहरणों में पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रतिक्रिया और जानवरों और मनुष्यों में श्वसन की प्रक्रियाएँ शामिल हैं। ताप विद्युत संयंत्रों के बॉयलरों की भट्टियों और आंतरिक दहन इंजनों में होने वाली ईंधन दहन की प्रक्रियाएँ RWR का एक उदाहरण हैं।
OVR का उपयोग धातुओं, कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों के उत्पादन में किया जाता है, इनका उपयोग विभिन्न पदार्थों, प्राकृतिक और अपशिष्ट जल को शुद्ध करने के लिए किया जाता है।
9.5। रेडॉक्स (इलेक्ट्रोड) क्षमता
पदार्थों की रेडॉक्स क्षमता का एक उपाय उनका इलेक्ट्रोड या रेडॉक्स क्षमता j ox / Red (रेडॉक्स क्षमता) इलेक्ट्रॉन है। प्रतिवर्ती कमी प्रतिक्रियाओं के रूप में रेडॉक्स सिस्टम लिखने की प्रथा है:
ओह + ने - डी रेड।
इलेक्ट्रोड क्षमता की घटना का तंत्र. आइए हम अपने आयनों वाले विलयन में डूबे हुए धातु के उदाहरण का उपयोग करके इलेक्ट्रोड या रेडॉक्स क्षमता की घटना के तंत्र की व्याख्या करें। सभी धातुओं में एक क्रिस्टलीय संरचना होती है। किसी धातु के क्रिस्टल जालक में धनावेशित Me n+ आयन और मुक्त संयोजी इलेक्ट्रॉन (इलेक्ट्रॉन गैस) होते हैं। एक जलीय घोल की अनुपस्थिति में, धातु की जाली से धातु के पिंजरों का निकलना असंभव है, क्योंकि इस प्रक्रिया के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। जब किसी धातु को नमक के जलीय घोल में डुबोया जाता है, जिसमें उसकी संरचना में धातु के पिंजर होते हैं, तो ध्रुवीय पानी के अणु, क्रमशः धातु (इलेक्ट्रोड) की सतह पर उन्मुख होते हैं, सतह के धातु के पिंजरों (चित्र। 9.1) के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।
बातचीत के परिणामस्वरूप, धातु ऑक्सीकृत हो जाती है और इसके हाइड्रेटेड आयन विलयन में चले जाते हैं, जिससे धातु में इलेक्ट्रॉन निकल जाते हैं:
Me (k) + m H 2 का ऑक्सीकरण Me n + * m H 2 O (p) + ne-
धातु ऋणावेशित हो जाती है और विलयन धनावेशित हो जाता है। विलयन से धनात्मक रूप से आवेशित आयन ऋणात्मक रूप से आवेशित धातु की सतह (Me) की ओर आकर्षित होते हैं। धातु-विलयन सीमा (चित्र 9.2) पर एक दोहरी विद्युत परत दिखाई देती है। धातु और विलयन के बीच विभवान्तर कहलाता है इलेक्ट्रोड क्षमता या इलेक्ट्रोड की रेडॉक्स क्षमता φ Me n + /Me(φ बैल / सामान्य रूप से लाल)। अपने स्वयं के लवण के विलयन में डूबी हुई धातु एक इलेक्ट्रोड है (धारा 10.1)। धातु इलेक्ट्रोड का प्रतीक Me/Me n + इलेक्ट्रोड प्रक्रिया में प्रतिभागियों को दर्शाता है।
जैसे ही आयन विलयन में प्रवेश करते हैं, धातु की सतह का ऋणात्मक आवेश और विलयन का धनात्मक आवेश बढ़ जाता है, जो धातु के ऑक्सीकरण (आयनीकरण) को रोकता है।
ऑक्सीकरण प्रक्रिया के साथ समानांतर में, रिवर्स प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है - धातु की सतह पर जलयोजन खोल के नुकसान के साथ धातु के आयनों को परमाणुओं (धातु वर्षा) के समाधान से कम करना:
मे एन+ * एम एच 2 ओ (पी) + ने-कमी मी (के) + एम एच 2 ओ।
इलेक्ट्रोड और समाधान के बीच संभावित अंतर में वृद्धि के साथ, आगे की प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है, जबकि विपरीत प्रतिक्रिया बढ़ जाती है। इलेक्ट्रोड क्षमता के एक निश्चित मूल्य पर, ऑक्सीकरण प्रक्रिया की दर कमी की प्रक्रिया की दर के बराबर होगी, और संतुलन स्थापित होता है:
मे एन + * एम एच 2 ओ (पी) + ने - डी मे (के) + एम एच 2 ओ।
सरल बनाने के लिए, जलयोजन का पानी आमतौर पर प्रतिक्रिया समीकरण में शामिल नहीं होता है और इसे इस रूप में लिखा जाता है
मे एन + (पी) + ने - डी मे (के)
या किसी अन्य रेडॉक्स सिस्टम के लिए सामान्य शब्दों में:
ओह + ने - डी रेड।
इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के संतुलन की शर्तों के तहत स्थापित क्षमता को कहा जाता है संतुलन इलेक्ट्रोड क्षमता।विचाराधीन मामले में, समाधान में आयनीकरण प्रक्रिया थर्मोडायनामिक रूप से संभव है, और धातु की सतह को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। कुछ धातुओं (कम सक्रिय) के लिए, थर्मोडायनामिक रूप से धातु में हाइड्रेटेड आयनों की कमी की प्रक्रिया अधिक संभावित होती है, फिर उनकी सतह को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और आसन्न इलेक्ट्रोलाइट परत को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है।
हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड डिवाइस।इलेक्ट्रोड क्षमता के पूर्ण मूल्यों को मापा नहीं जा सकता है, इसलिए उनके सापेक्ष मूल्यों का उपयोग इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। ऐसा करने के लिए, मापा इलेक्ट्रोड और संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर का पता लगाएं, जिसकी क्षमता को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। एक संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में, गैस इलेक्ट्रोड से संबंधित एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का अक्सर उपयोग किया जाता है। सामान्य स्थिति में, गैस इलेक्ट्रोड में एक धातु कंडक्टर होता है जो गैस के साथ-साथ एक तत्व के ऑक्सीकरण या कम रूप वाले एक समाधान के साथ संपर्क में होता है जो गैस का हिस्सा होता है। धातु कंडक्टर इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति और हटाने के लिए कार्य करता है और इसके अलावा, इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक है। धातु कंडक्टर को अपने स्वयं के आयनों को समाधान में नहीं भेजना चाहिए। प्लेटिनम और प्लेटिनम धातुएँ इन शर्तों को पूरा करती हैं।
हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (चित्र 9.3) एक प्लेटिनम प्लेट है जिस पर ढीली झरझरा प्लेट की पतली परत चढ़ी होती है। 
इलेक्ट्रोड सतह) और एक के बराबर H + आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) के साथ सल्फ्यूरिक एसिड के एक जलीय घोल में डूबे हुए।
हाइड्रोजन को वायुमंडलीय दबाव में सल्फ्यूरिक एसिड के घोल से गुजारा जाता है। प्लेटिनम (Pt) एक अक्रिय धातु है जो व्यावहारिक रूप से एक विलायक, समाधान (अपने आयनों को एक समाधान में नहीं भेजता है) के साथ बातचीत नहीं करता है, लेकिन यह अन्य पदार्थों के अणुओं, परमाणुओं, आयनों को सोखने में सक्षम है। जब प्लैटिनम आण्विक हाइड्रोजन के संपर्क में आता है, तो हाइड्रोजन प्लैटिनम पर अधिशोषित हो जाता है। Adsorbed हाइड्रोजन, पानी के अणुओं के साथ बातचीत, प्लैटिनम में इलेक्ट्रॉनों को छोड़कर, आयनों के रूप में समाधान में जाता है। इस मामले में, प्लेटिनम को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और समाधान को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। प्लेटिनम और समाधान के बीच एक संभावित अंतर है। समाधान में आयनों के संक्रमण के साथ, रिवर्स प्रक्रिया होती है - हाइड्रोजन अणुओं के गठन के साथ समाधान से एच + आयनों की कमी . हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड पर संतुलन को समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है
2एन + + 2ई - डी एन 2।
हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए प्रतीकएच 2, पीटी│एच +। मानक स्थितियों (T = 298 K, P H2 = 101.3 kPa, [H + ]=1 mol/l, यानी pH = 0) के तहत हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड की क्षमता को पारंपरिक रूप से शून्य माना जाता है: j 0 2H + / H2 = 0 वि.
मानक इलेक्ट्रोड क्षमता . मानक स्थितियों के तहत एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के संबंध में मापा गया इलेक्ट्रोड क्षमता(T = 298K; घुले हुए पदार्थों के लिए, सांद्रता (गतिविधि) C लाल = C ox = 1 mol / l या धातुओं के लिए C Me n + = 1 mol / l, और गैसीय पदार्थों के लिए P = 101.3 kPa), मानक इलेक्ट्रोड क्षमता कहा जाता है और j 0 O x / लाल द्वारा निरूपित किया जाता है।ये संदर्भ मान हैं।
पदार्थों की ऑक्सीकरण क्षमता जितनी अधिक होती है, उनके मानक इलेक्ट्रोड (रेडॉक्स) क्षमता का बीजगणितीय मान उतना ही अधिक होता है। इसके विपरीत, अभिकारक के मानक इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल्य जितना छोटा होता है, उसके कम करने वाले गुणों का उच्चारण उतना ही अधिक होता है। उदाहरण के लिए, सिस्टम की मानक क्षमता की तुलना करना
एफ 2 (जी।) + 2 ई - डी 2 एफ (पी।) जे 0 \u003d 2.87 वी
एच 2 (आर।) + 2 ई - डी 2 एच (आर।) जे 0 \u003d -2.25 वी
दिखाता है कि F2 अणुओं में स्पष्ट ऑक्सीडेटिव प्रवृत्ति होती है, जबकि H आयनों में कमी की प्रवृत्ति होती है।
धातुओं के कई तनाव।धातुओं को उनके मानक इलेक्ट्रोड क्षमता के बीजगणितीय मूल्य में वृद्धि के रूप में एक पंक्ति में व्यवस्थित करके, तथाकथित "मानक इलेक्ट्रोड संभावित श्रृंखला" या "वोल्टेज श्रृंखला" या "धातु गतिविधि श्रृंखला" प्राप्त की जाती है।
"मानक इलेक्ट्रोड क्षमता की पंक्ति" में धातु की स्थिति धातु के परमाणुओं की कम करने की क्षमता के साथ-साथ मानक स्थितियों के तहत जलीय घोल में धातु आयनों के ऑक्सीकरण गुणों की विशेषता है। मानक इलेक्ट्रोड क्षमता के बीजगणितीय मान का मान जितना कम होता है, एक साधारण पदार्थ के रूप में दी गई धातु की कमी गुण उतना ही अधिक होता है, और इसके आयनों के ऑक्सीकरण गुण कमजोर होते हैं और इसके विपरीत .
उदाहरण के लिए, लिथियम (ली), जिसमें सबसे कम मानक क्षमता है, सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंटों में से एक है, जबकि सोना (एयू), जिसमें उच्चतम मानक क्षमता है, एक बहुत ही कमजोर कम करने वाला एजेंट है और केवल बहुत मजबूत के साथ बातचीत करते समय ऑक्सीकरण करता है। ऑक्सीडाइज़िंग एजेंट। "श्रृंखला के वोल्टेज" के आंकड़ों से यह देखा जा सकता है कि लिथियम (ली +), पोटेशियम (के +), कैल्शियम (सीए 2+), आदि के आयन। - सबसे कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट, और सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट पारा आयन (Hg 2+), चांदी (Ag +), पैलेडियम (Pd 2+), प्लैटिनम (Pt 2+), सोना (Au 3+, Au +) हैं।
नर्नस्ट समीकरण।इलेक्ट्रोड क्षमता स्थिर नहीं हैं। वे पदार्थ के ऑक्सीकृत और कम रूपों की सांद्रता (गतिविधियों) के अनुपात, तापमान पर, विलेय और विलायक की प्रकृति, माध्यम के पीएच आदि पर निर्भर करते हैं। इस निर्भरता का वर्णन किया गया है। नर्नस्ट समीकरण:
,
जहाँ j 0 О x / Red प्रक्रिया की मानक इलेक्ट्रोड क्षमता है; आर सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है; टी पूर्ण तापमान है; n इलेक्ट्रोड प्रक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है; और बैल, और लाल इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में पदार्थ के ऑक्सीकरण और कम रूपों की गतिविधियां (सांद्रता) हैं; x और y इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण में रससमीकरणमितीय गुणांक हैं; F फैराडे स्थिरांक है।
मामले के लिए जब इलेक्ट्रोड धात्विक होते हैं और उन पर स्थापित संतुलन सामान्य रूप में वर्णित होते हैं
मे एन + ने - डी मे,
Nernst समीकरण को यह ध्यान में रखते हुए सरल किया जा सकता है कि ठोस पदार्थों के लिए गतिविधि स्थिर और एकता के बराबर होती है। 298 K के लिए, Me =1 mol/l, x=y=1 और स्थिर मान R=8.314 J/K*mol को प्रतिस्थापित करने के बाद; F \u003d 96485 C / mol, C Me n + विलयन में धातु आयनों की दाढ़ सांद्रता के साथ गतिविधि a Me n + की जगह और 2.303 के एक कारक (दशमलव लघुगणक में संक्रमण) को पेश करते हुए, हम फॉर्म में नर्नस्ट समीकरण प्राप्त करते हैं
j Me n + / Me = j 0 Me n + / Me + lg C Me n + .
