Диаграмма стабильности воды ( ре-рН )

Окислительно-восстановительные системы включают переход как электронов так и протонов. Для более точного описания таких систем необходимо учитывать pē и pH среды.

Пределы стабильности воды

1 1

(1) --- О₂ + Н⁺ + ē↔ --- Н₂О pē^о = 20,75 - (окислит.процесс)

4 2

(2) Н⁺ + ē↔ --- Н₂ pē^о = 0 - (восстан.процесс)

Для (1)

pē = 20,75 + lg [Н⁺], т.к - lg [Н⁺] = pH,

то pē = 20,75 - pH (при Р_О2 = 1 атм)

для (2) то pē = 0 - pH (при Р_Н2 = 1 атм)

Если значение pē;системы выше верхнего предела, вода окисляется с образованием О₂; при смещении pē; за нижний предел - вода восстанавливается с образованием.

 

25. Поля устойчивости минералов (диаграмма для системы Fe²⁺ - Fe³⁺).

СИСТЕМА Fe²⁺ - Fe³⁺

(1) Fe²⁺ + ē ↔ Fe³⁺ pē = 13,0

(2) Fe (OH)₂ ↔ Fe²⁺ +2OH^- k= 2,0•10^-15

(3) Fe (OH)₃ ↔ Fe³⁺ +3OH^- k= 6,0•10^-38, [ Fe ³⁺] = 1•10^-5M

(4) Fe (OH)₃ + ē ↔ Fe (OH)₂ + OH^- pē = - 9,48

 

Линия 1 – равновесие между Fe³⁺ - Fe²⁺ (уравнение 1 pē = 13,0 – const)

Линия 2 – уравнение 3

 

k= [ Fe ³⁺][ OH^-]³ = 6,0•10^-38

 

6,0•10^-38

[ OH^-]³= ----------- =6,01•10^-23, [ OH^-] = 1,8•10^-11 (a)

1•10^-5

Т.к. при рН=7 [ OH^-] = 10^-7, то для (а) рН ≈ 3,25

 

Линия 3 – способность Fe ³⁺ восстанавливаться до Fe ²⁺ по ур -ям (1) и (3)

 

[ Fe ³⁺] k

pē = pē^о + lg-----------, k= [ Fe ³⁺][ OH^-]³, то [ Fe ³⁺] = --------

[ Fe ²⁺] [ OH^-]³

k / [ OH^-]³ k

pē = pē^о + lg--------------- = pē^о + lg---------- - lg[ Fe ²⁺] =

[ Fe ²⁺] [ OH^-]³

 

= pē^о + lgk – 3 lg[ OH^-] – lg [ Fe ²⁺] = 23 – 3pH

 

Линия 4 – осаждение Fe ²⁺ в виде Fe(OH)₂ по уравнению (2)

k= [ Fe ²⁺][ OH^-]² = 2,0•10^-15 по аналогии с выводом уравнения для линии 2, получаем рН ≈ 9,15

 

Линия 5 соответствует уравнению (4)

1

pē = pē^о + lg----------- = -9,48 + рОН, т.к рОН = 14 – рН, то

[OH^-]

 

pē ≈ - 9,5 + 14 – рН ≈ 4,5 - рН