Τι θα σχηματίσει μια αυθόρμητη οξειδοαναγωγική αντίδραση μεταξύ δύο στοιχείων;
1. Διαφορά στην ηλεκτροαρνητικότητα:
* Τα δύο στοιχεία πρέπει να έχουν σημαντική διαφορά στην ηλεκτροαρνητικότητα.
* Το στοιχείο με υψηλότερη ηλεκτροαρνητικότητα θα τείνει να κερδίζει ηλεκτρόνια (μείωση) και το στοιχείο με χαμηλότερη ηλεκτροαρνητικότητα θα τείνει να χάσει ηλεκτρόνια (οξείδωση).
2. Ευνοϊκή αλλαγή ενέργειας Gibbs:
* Η συνολική μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας Gibbs (ΔG) για την αντίδραση πρέπει να είναι αρνητική. Αυτό υποδεικνύει ότι η αντίδραση είναι αυθόρμητη και θα προχωρήσει χωρίς εισροή εξωτερικής ενέργειας.
* Η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας Gibbs σχετίζεται με τα τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων (E °) των δύο στοιχείων:
* ΔG =-NFE °
* Όπου το n είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται στην αντίδραση, το F είναι η σταθερά του Faraday και το E ° είναι το τυπικό κυτταρικό δυναμικό.
3. Κατάλληλες συνθήκες:
* Η αντίδραση μπορεί να απαιτεί συγκεκριμένες συνθήκες όπως η θερμοκρασία, το ρΗ ή η παρουσία ενός καταλύτη για να προχωρήσει με λογικό ρυθμό.
Παράδειγμα:
Εξετάστε την αντίδραση μεταξύ χαλκού (cu) και ασήμι (ag) .
* cu έχει χαμηλότερη ηλεκτροαρνητικότητα από ag .
* Το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου (E °) για Cu2⁺/Cu είναι +0,34 V, ενώ για το Ag⁺/Ag είναι +0,80 V.
* Επομένως, ag θα μειωθούν (Electrons) και cu θα οξειδωθεί (χάνουν ηλεκτρόνια).
* Η συνολική αντίδραση είναι:
* Cu (s) + 2ag⁺ (aq) → cu²⁺ (aq) + 2ag (s)
* Το τυποποιημένο κυτταρικό δυναμικό (E °) για αυτή την αντίδραση είναι +0,46 V, καθιστώντας ΔG αρνητική.
Συμπέρασμα:
Μια αυθόρμητη οξειδοαναγωγική αντίδραση μεταξύ δύο στοιχείων θα σχηματιστεί εάν το στοιχείο με υψηλότερη ηλεκτροαρνητικότητα μπορεί εύκολα να δεχτεί ηλεκτρόνια από το στοιχείο με χαμηλότερη ηλεκτροαρνητικότητα, οδηγώντας σε αρνητική αλλαγή ενέργειας Gibbs.
