Frostův diagram

Frostův diagram (též Frostův-Ebensworthův diagram) se používá v elektrochemii, kde graficky znázorňuje termodynamickou stabilitu jednotlivých oxidačních stavů prvku za daného pH.

Frostův diagram manganu pro dvě různé hodnoty pH

Na vodorovné ose jsou vyneseny jednotlivé oxidační stavy, a to podle různých zdrojů buď ve stoupajícím, nebo klesajícím pořadí. Na svislé ose jsou pak hodnoty -ΔG⁰ (standardní Gibbsova energie) reakce vzniku daného oxidačního stavu z prvku s neutrálním nábojem, nebo častěji -ΔG⁰/F, kde F je Faradayova konstanta. Díky vztahu $\Delta G^{0}=-zFE^{0}$ lze svislou osu ekvivalentně popsat hodnotou zE⁰, kde z (respektive n) udává počet elektronů a E⁰ standardní redukční potenciál přeměny.

Sestrojení diagramu

Latimerův diagram manganu, ze kterého lze sestrojit Frostův diagram

Frostův diagram pro daný prvek můžeme sestrojit z daného Latimerova diagramu, kde stavu s oxidačním stavem 0 přiřadíme hodnotu ΔG⁰ = 0. Hodnoty ostatních oxidačních stavů pak vyneseme pomocí hodnot standardních redukčních potenciálů daného redoxního páru, které lze určit z Latimerova diagramu. Nesmíme však zapomínat, že tyto diagramy popisují situaci pouze za konkrétního pH.

Interpretace diagramu

Kladná směrnice spojnice dvou stavů indikuje, že standardní redukční potenciál bude rovněž kladný, a obráceně. Díky tomu můžeme určit znaménko Gibbsovy energie daného přechodu a určit, zda reakce proběhne.

Disproporcionace

Pokud bod určitého oxidačního stavu leží "nad spojnicí" dvou jiných stavů (graf spojnice by se dal popsat jako konvexní), bude tento stav náchylný k disproporcionaci na tyto dva stavy (např. HMnO -
4  bude při pH 0 disproporcionovat na MnO₂ a MnO -
4 ). Stavy, které leží v "konkávní" části grafu, jsou naopak disproporcionaci termodynamicky odolné.

Odkazy