Sähkökemiallisen jännitesarjan ja normaalipotentiaalien käyttö – 3.9.2014

Tämän päivän tunti jatkoi edellisten tuntien teemoja. Tehtävien tekemisessä katsottiin ensin, oliko asia ratkaistavissa pelkästään sähkökemiallisen jännitesarjan avulla. Eli katsotaan, mikä on kahden metallinen asema ko. sarjassa. Mitä epäjalompi metalli on, sitä helpommin se hapettuu ja on siis ionimuodossa. Esim. Cu2+ ja Fe2+ -liuoksien tapauksessa täytyi miettiä kumpi pelkistyy, kumpi hapettuu. Molemmat mielellään pelkistyvät, mutta kuparin ollessa jalompi, sen täytyy pelkistyä. Raudan kohdalla täytyy selvittää voisiko se hapettua Fe2+ -ionista Fe3+-ioniksi. Tässä tapauksessa sitten verrataan hapettumis- ja pelkistymisreaktion normaalipotentiaaliarvoja ja kokonaisreaktion normaalipotentiaalia. Todetaan, että kokonaisreaktion arvo on alle 0, joten reaktio ei ole spontaani.

Lopputunnista käytiin vielä lyhyesti läpi raudan korroosiota hapettumis- ja pelkistysmireaktioiden ja niiden normaalipotentiaalien näkökulmasta. Niistä voimme päätellä, että reaktio on spontaani. Osittaisreaktioita ovat:

Veteen liuennut happi pyrkii pelkistymään:

  • O2 (aq) + 2 H2O(l) + 4 e- → 4 OH- (aq) tai  E= + 1,40 V
  • O2 (aq) + 4 H+ (aq) + 4 e- → 2 H2O(l)  E= + 1,23 V

Tämä reaktio kuluttaa raudan hapettuessa vapautuvia elektroneja:

  • Fe (s) → Fe2+ (aq) + 2e-  E= -0,44 V

Ruostumisen ensimmäisessä vaiheessa muodostunut rauta(II) –ionit hapettuvat edelleen rauta(III)-ioneiksi. Nämä muodostavat edelleen vaihtelevan määrän kidevettä sisältävää rauta(III)oksidia Fe2O3 • x H2O, ruostetta.