Eritma bilan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalariga misollar keltirishdan oldin, biz ushbu transformatsiyalar bilan bog'liq asosiy ta'riflarni ajratib ko'rsatamiz.
O'zaro ta'sir qilish paytida oksidlanish darajasini pasaytirish (elektronlarni qabul qilish) bilan o'zgartiradigan atomlar yoki ionlar oksidlovchi moddalar deb ataladi. Bunday xususiyatlarga ega bo'lgan moddalar orasida kuchli noorganik kislotalar mavjud: sulfat, xlorid, azot.
Oksidlovchi
Ishqoriy metall permanganatlar va xromatlar ham kuchli oksidlovchi moddalardir.
Oksidlovchi energiya darajasini to'ldirishdan oldin (tugallangan konfiguratsiyani o'rnatish) reaktsiya paytida kerakli narsani qabul qiladi.
Qaytaruvchi vosita
Har qanday redoks reaktsiyasi sxemasi qaytaruvchi vositani aniqlashni o'z ichiga oladi. U o'zaro ta'sir paytida oksidlanish darajasini oshirishi mumkin bo'lgan ionlar yoki neytral atomlarni o'z ichiga oladi (ular elektronlarni boshqa atomlarga beradi).
Odatda qaytaruvchi moddalarga metall atomlari kiradi.
OVRdagi jarayonlar
Ular boshlang'ich moddalarning oksidlanish darajasining o'zgarishi bilan yana nima bilan tavsiflanadi.
Oksidlanish salbiy zarralarni chiqarish jarayonini o'z ichiga oladi. Qaytarilish ularni boshqa atomlardan (ionlardan) qabul qilishni o'z ichiga oladi.
Tahlil qilish algoritmi
Eritmalar bilan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalariga misollar o'rta maktab o'quvchilarini yakuniy kimyo testlariga tayyorlash uchun mo'ljallangan turli xil ma'lumotnomalarda keltirilgan.
OGE va Yagona davlat imtihonida taklif qilingan vazifalarni muvaffaqiyatli hal qilish uchun redoks jarayonlarini kompilyatsiya qilish va tahlil qilish algoritmini o'zlashtirish muhimdir.
- Avvalo, diagrammada taklif qilingan moddalardagi barcha elementlarga zaryad qiymatlari beriladi.
- Reaksiyaning chap tomonidagi atomlar (ionlar) yoziladi, ular o'zaro ta'sir davomida ko'rsatkichlarini o'zgartiradilar.
- Oksidlanish darajasi oshganda “-” belgisi, oksidlanish darajasi pasayganda “+” belgisi ishlatiladi.
- Eng kichik umumiy ko'paytma (ular qoldiqsiz bo'lingan son) berilgan va qabul qilingan elektronlar o'rtasida aniqlanadi.
- NOCni elektronlarga bo'lishda biz stereokimyoviy koeffitsientlarni olamiz.
- Ularni tenglamadagi formulalar oldiga joylashtiramiz.
OGE dan birinchi misol
To'qqizinchi sinfda barcha o'quvchilar oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini qanday echishni bilishmaydi. Shuning uchun ular ko'p xatolarga yo'l qo'yishadi va OGE uchun yuqori ball olishmaydi. Harakatlar algoritmi yuqorida keltirilgan, endi uni aniq misollar yordamida ishlab chiqishga harakat qilaylik.
Ta'limning asosiy bosqichi bitiruvchilariga taklif etilayotgan reaksiyada koeffitsientlarni joylashtirish bo'yicha topshiriqlarning o'ziga xosligi shundaki, tenglamaning chap va o'ng tomonlari ham berilgan.
Bu vazifani sezilarli darajada osonlashtiradi, chunki siz o'zaro ta'sir mahsulotlarini mustaqil ravishda ixtiro qilishingiz yoki etishmayotgan boshlang'ich moddalarni tanlashingiz shart emas.
Masalan, reaktsiyadagi koeffitsientlarni aniqlash uchun elektron balansdan foydalanish taklif etiladi:
Bir qarashda bu reaksiya stereokimyoviy koeffitsientlarni talab qilmaydi. Biroq, sizning nuqtai nazaringizni tasdiqlash uchun barcha elementlarda zaryad raqamlari bo'lishi kerak.
Mis oksidi (2) va temir oksidi (2) ni o'z ichiga olgan ikkilik birikmalarda oksidlanish darajalarining yig'indisi nolga teng, chunki kislorod uchun -2, mis va temir uchun bu ko'rsatkich +2 ga teng. Oddiy moddalar elektronlardan voz kechmaydi (qabul qilmaydi), shuning uchun ular nol oksidlanish darajasi bilan tavsiflanadi.
O'zaro ta'sir davomida qabul qilingan va berilgan elektronlar sonini "+" va "-" belgilari bilan ko'rsatib, elektron balans tuzamiz.
Fe 0 -2e=Fe 2+.
O'zaro ta'sir davomida qabul qilingan va berilgan elektronlar soni bir xil bo'lganligi sababli, eng kichik umumiy ko'paytmani topish, stereokimyoviy koeffitsientlarni aniqlash va ularni taklif qilingan o'zaro ta'sir sxemasiga qo'yishning ma'nosi yo'q.
Topshiriq bo'yicha maksimal ball olish uchun eritmalar bilan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalariga misollar yozish kerak emas, balki oksidlovchi (CuO) va qaytaruvchi (Fe) formulalarini alohida yozish kerak.
OGE bilan ikkinchi misol
Keling, yakuniy imtihon sifatida kimyoni tanlagan 9-sinf o'quvchilari duch kelishi mumkin bo'lgan eritmalar bilan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalariga ko'proq misollar keltiramiz.
Aytaylik, koeffitsientlarni tenglamaga joylashtirish taklif qilinsin:
Na+HCl=NaCl+H2.
Vazifani bajarish uchun birinchi navbatda har bir oddiy va murakkab moddaning oksidlanish darajalarini aniqlash kerak. Natriy va vodorod uchun ular nolga teng bo'ladi, chunki ular oddiy moddalardir.
Xlorid kislotada vodorod musbat oksidlanish darajasiga, xlor esa manfiy oksidlanish darajasiga ega. Koeffitsientlarni tartibga solgandan so'ng, biz koeffitsientlar bilan reaksiyaga ega bo'lamiz.
Yagona davlat imtihonidan birinchi
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini qanday to'ldirish kerak? Yagona davlat imtihonida (11-sinf) topilgan echimlar bilan misollar bo'shliqlarni to'ldirishni, shuningdek koeffitsientlarni joylashtirishni talab qiladi.
Masalan, reaktsiyani elektron balans bilan to'ldirishingiz kerak:
H 2 S+ HMnO 4 = S+ MnO 2 +…
Taklif etilgan sxemada qaytaruvchi va oksidlovchini aniqlang.
Redoks reaktsiyalarini yozishni qanday o'rganish kerak? Namuna ma'lum bir algoritmdan foydalanishni nazarda tutadi.
Birinchidan, masalaning shartlariga ko'ra berilgan barcha moddalarda oksidlanish darajalarini belgilash kerak.
Keyinchalik, ushbu jarayonda qaysi moddaning noma'lum mahsulotga aylanishi mumkinligini tahlil qilishingiz kerak. Oksidlovchi (marganets o'z rolini o'ynaydi) va qaytaruvchi (oltingugurt uning roli) mavjud bo'lganligi sababli, kerakli mahsulotdagi oksidlanish darajasi o'zgarmaydi, shuning uchun u suvdir.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini qanday to'g'ri hal qilishni muhokama qilib, keyingi qadam elektron nisbatni tuzish bo'lishini ta'kidlaymiz:
Mn +7 3 ni oladi e= Mn +4 ;
S -2 2e= S 0 ni beradi.
Marganets kationi qaytaruvchi, oltingugurt anioni esa odatiy oksidlovchi hisoblanadi. Qabul qilingan va berilgan elektronlar orasidagi eng kichik ko'paytma 6 ga teng bo'lgani uchun biz koeffitsientlarni olamiz: 2, 3.
Oxirgi qadam koeffitsientlarni dastlabki tenglamaga kiritish bo'ladi.
3H 2 S+ 2HMnO 4 = 3S+ 2MnO 2 + 4H 2 O.
Yagona davlat imtihonida OVR ning ikkinchi namunasi
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini qanday to'g'ri shakllantirish kerak? Yechimlar bilan misollar harakatlar algoritmini ishlab chiqishga yordam beradi.
Reaksiyadagi bo'shliqlarni to'ldirish uchun elektron balans usulidan foydalanish taklif etiladi:
PH 3 + HMnO 4 = MnO 2 +…+…
Biz barcha elementlarning oksidlanish darajalarini tartibga solamiz. Bu jarayonda oksidlovchi xususiyatlar tarkibning bir qismi bo'lgan marganets bilan namoyon bo'ladi va qaytaruvchi vosita fosfor bo'lishi kerak, uning oksidlanish holatini fosfor kislotasida ijobiy holatga o'zgartiradi.
Qabul qilingan taxminga ko'ra, biz reaktsiya sxemasini olamiz, keyin elektron muvozanat tenglamasini tuzamiz.
P -3 8 e ni beradi va P +5 ga aylanadi;
Mn +7 3e ni oladi va Mn +4 ga aylanadi.
LOC 24 bo'ladi, shuning uchun fosforning stereometrik koeffitsienti 3, marganets esa -8 bo'lishi kerak.
Olingan jarayonga koeffitsientlarni qo'yamiz, biz quyidagilarni olamiz:
3 PH 3 + 8 HMnO 4 = 8 MnO 2 + 4H 2 O+ 3 H 3 PO 4.
Yagona davlat imtihonidan uchinchi misol
Elektron-ion balansidan foydalanib, siz reaktsiya yaratishingiz, qaytaruvchi va oksidlovchi vositani ko'rsatishingiz kerak.
KMnO 4 + MnSO 4 +…= MnO 2 +…+ H2SO 4.
Algoritm bo'yicha biz har bir elementning oksidlanish darajalarini tartibga solamiz. Keyinchalik, jarayonning o'ng va chap qismlarida o'tkazib yuborilgan moddalarni aniqlaymiz. Bu erda qaytaruvchi va oksidlovchi moddalar berilgan, shuning uchun etishmayotgan birikmalarning oksidlanish darajalari o'zgarmaydi. Yo'qotilgan mahsulot suv bo'ladi va boshlang'ich birikma kaliy sulfat bo'ladi. Biz elektron balansni tuzadigan reaktsiya sxemasini olamiz.
Mn +2 -2 e= Mn +4 3 qaytaruvchi;
Mn +7 +3e= Mn +4 2 oksidlovchi.
Jarayonning o'ng tomonidagi marganets atomlarini jamlab, tenglamaga koeffitsientlarni yozamiz, chunki bu nomutanosiblik jarayoni bilan bog'liq.
2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O= 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4.
Xulosa
Tirik organizmlarning faoliyati uchun oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari alohida ahamiyatga ega. OVR ga chirish, fermentatsiya, asabiy faoliyat, nafas olish va metabolizm jarayonlari misol bo'la oladi.
Oksidlanish va qaytarilish metallurgiya va kimyo sanoati uchun dolzarbdir, bunday jarayonlar tufayli metallarni ularning birikmalaridan tiklash, kimyoviy korroziyadan himoya qilish va qayta ishlash mumkin.
Organik moddalarda oksidlanish-qaytarilish jarayonini tuzish uchun ma'lum harakatlar algoritmidan foydalanish kerak. Birinchidan, tavsiya etilgan sxemada oksidlanish darajalari o'rnatiladi, so'ngra indikatorni oshirgan (kamaygan) elementlar aniqlanadi va elektron balans qayd etiladi.
Agar siz yuqorida tavsiya etilgan harakatlar ketma-ketligiga rioya qilsangiz, testlarda taklif qilingan vazifalarni osongina engishingiz mumkin.
Elektron balans usuliga qo'shimcha ravishda, koeffitsientlarni tartibga solish yarim reaktsiyalarni tuzish orqali ham mumkin.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari (ORR) deb ataladigan reaktsiyalar reagent molekulalari tarkibidagi atomlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishi bilan sodir bo'ladi. Bu o'zgarishlar elektronlarning bir element atomlaridan ikkinchisiga o'tishi tufayli sodir bo'ladi.
Tabiatda sodir bo'ladigan va odamlar tomonidan amalga oshiriladigan jarayonlar asosan OVR ni ifodalaydi. Nafas olish, metabolizm, fotosintez kabi muhim jarayonlar (6CO2 + H2O = C6H12O6 + 6O2) hammasi OVR hisoblanadi.
Sanoatda ORR yordamida sulfat kislota, xlorid kislota va boshqalar ishlab chiqariladi.
Rudalardan metallarni olish - aslida butun metallurgiya sanoatining asosi ham oksidlanish-qaytarilish jarayonidir. Masalan, gematitdan temir olish reaksiyasi: 2Fe2O3 + 3C = 4Fe+3CO2.
Oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar: xususiyatlari
Kimyoviy transformatsiya jarayonida elektron beradigan atomlar qaytaruvchi moddalar deb ataladi va buning natijasida ularning oksidlanish darajasi (CO) ortadi. Elektronlarni qabul qiluvchi atomlar oksidlovchi moddalar deb ataladi va ularning CO miqdori kamayadi.
Ularning aytishicha, oksidlovchi moddalar elektronlarni qabul qilish orqali kamayadi, qaytaruvchi moddalar esa elektronlarni yo'qotish orqali oksidlanadi.
Oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarning eng muhim vakillari quyidagi jadvalda keltirilgan:
| Oddiy oksidlovchi moddalar | Oddiy kamaytiruvchi vositalar |
| Elektromanfiyligi yuqori bo'lgan elementlardan (metal bo'lmagan) tashkil topgan oddiy moddalar: yod, ftor, xlor, brom, kislorod, ozon, oltingugurt va boshqalar. | Elektromanfiyligi past bo'lgan elementlarning atomlaridan tashkil topgan oddiy moddalar (metalllar yoki metall bo'lmaganlar): vodorod H2, uglerod C ( grafit), sink Zn, alyuminiy Al, kaltsiy Ca, bariy Ba, temir Fe, xrom Cr va boshqalar. |
Yuqori oksidlanish darajasiga ega bo'lgan metall yoki metall bo'lmagan atomlarni o'z ichiga olgan molekulalar yoki ionlar:
|
Oksidlanish darajasi past bo'lgan metallar yoki metall bo'lmaganlar atomlarini o'z ichiga olgan molekulalar yoki ionlar:
|
| Baʼzi metallarning kationlari yuqori CO boʻlgan ionli birikmalar: Pb3+, Au3+, Ag+, Fe3+ va boshqalar. | Organik birikmalar: spirtlar, kislotalar, aldegidlar, shakarlar. |
Kimyoviy elementlarning davriy qonuniga asoslanib, ko'pincha ma'lum bir element atomlarining oksidlanish-qaytarilish qobiliyatini taxmin qilish mumkin. Reaktsiya tenglamasidan qaysi atomlar oksidlovchi va qaytaruvchi vosita ekanligini tushunish ham oson.
Atomning oksidlovchi yoki qaytaruvchi ekanligini qanday aniqlash mumkin: CO ni yozish va reaktsiya paytida qaysi atomlar uni ko'paytirganini (qaytaruvchi moddalar) va qaysi atomlar (oksidlovchi moddalar) kamaytirganini tushunish kifoya.
Ikki tomonlama tabiatli moddalar
Oraliq CO li atomlar elektronlarni qabul qilish va berish qobiliyatiga ega, natijada ularning tarkibida bunday atomlar mavjud bo'lgan moddalar oksidlovchi va qaytaruvchi vosita sifatida harakat qilish imkoniyatiga ega bo'ladi.
Masalan, vodorod periks bo'lishi mumkin. CO -1 tarkibidagi kislorod elektronni qabul qilishi yoki uni berishi mumkin.
Qaytaruvchi vosita bilan o'zaro ta'sirlashganda, peroksid oksidlovchi xususiyatni namoyon qiladi va oksidlovchi vosita bilan o'zaro ta'sirlashganda u qaytaruvchi xususiyatni namoyon qiladi.
Quyidagi misollar yordamida batafsil ko'rib chiqishingiz mumkin:
- qaytaruvchi vosita bilan o'zaro ta'sirlashganda qaytarilish (peroksid oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi);
SO2 + H2O2 = H2SO4
O -1 +1e = O -2
- oksidlovchi vosita bilan o'zaro ta'sirlashganda oksidlanish (peroksid bu holda qaytaruvchi vositadir).
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O
2O -1 -2e = O2 0
OVR tasnifi: misollar
Redoks reaktsiyalarining quyidagi turlari ajratiladi:
- molekulalararo oksidlanish-qaytarilish (oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar turli molekulalarda mavjud);
- intramolekulyar oksidlanish-qaytarilish (oksidlovchi vosita qaytaruvchi modda bilan bir xil molekulaning bir qismidir);
- nomutanosiblik (oksidlovchi va qaytaruvchi bir xil elementning atomidir);
- reproporsiyalash (oksidlovchi va qaytaruvchi reaksiya natijasida bitta mahsulot hosil qiladi).
Har xil turdagi ORR bilan bog'liq kimyoviy transformatsiyalarga misollar:
- Intramolekulyar ORR ko'pincha moddaning termal parchalanishi reaktsiyalari:
2KCLO3 = 2KCl + 3O2
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
- Molekulyar OVR:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe
- Nomutanosiblik reaktsiyalari:
3Br2 + 6KOH = 5KBr + KBrO3 + 6H2O
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
4KClO3 = KCl + 3KClO4
- Reproporatsiya reaktsiyalari:
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
HOCl + HCl = H2O + Cl2
Joriy va joriy bo'lmagan OVR
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari ham joriy va oqimsiz bo'linadi.
Birinchi holat kimyoviy reaksiya orqali elektr energiyasini ishlab chiqarishdir (bunday energiya manbalari mashina dvigatellarida, radio qurilmalar, nazorat qilish moslamalari) yoki elektroliz, ya'ni kimyoviy reaktsiya, aksincha, elektr toki tufayli sodir bo'ladi (elektroliz yordamida siz turli xil moddalarni olishingiz, metallarning yuzalarini va ulardan tayyorlangan mahsulotlarni davolashingiz mumkin).
Misollar oqimsiz OVR yonish, metallarning korroziyasi, nafas olish va fotosintez jarayonlarini nomlashimiz mumkin.
Kimyoda ORR ning elektron balans usuli
Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalarning tenglamalarini oddiy tanlash orqali tenglashtirish mumkin stoxiometrik koeffitsientlar. Biroq, ORR uchun koeffitsientlarni tanlashda siz ba'zi elementlarning atomlari sonini boshqalarning atomlari sonining tengligini buzmasdan tenglashtirib bo'lmaydigan vaziyatga duch kelishingiz mumkin. Bunday reaksiyalar tenglamalarida elektron balans usuli yordamida koeffitsientlar tanlanadi.
Usul oksidlovchi tomonidan qabul qilingan elektronlar yig'indisi va qaytaruvchi tomonidan chiqarilgan sonning muvozanat holatiga keltirilishiga asoslanadi.
Usul bir necha bosqichlardan iborat:
- Reaksiya tenglamasi yoziladi.
- Elementlarning mos yozuvlar qiymatlari aniqlanadi.
- Reaksiya natijasida oksidlanish darajalarini o'zgartirgan elementlar aniqlanadi. Oksidlanish va qaytarilish yarim reaksiyalari alohida qayd etiladi.
- Yarim reaksiya tenglamalari uchun omillar qaytarilish yarim reaksiyasida qabul qilingan elektronlar va oksidlanish yarim reaksiyasida berilgan elektronlarni tenglashtirish uchun tanlanadi.
- Tanlangan koeffitsientlar reaksiya tenglamasiga kiritiladi.
- Qolgan reaksiya koeffitsientlari tanlanadi.
Oddiy misoldan foydalanish alyuminiy o'zaro ta'siri kislorod bilan tenglamani bosqichma-bosqich yozish qulay:
- Tenglama: Al + O2 = Al2O3
- Oddiy moddalar alyuminiy va kisloroddagi atomlarning CO si 0 ga teng.
Al 0 + O2 0 = Al +3 2O -2 3
- Yarim reaksiyalarni tuzamiz:
Al 0 -3e = Al +3;
O2 0 +4e = 2O -2
- Biz koeffitsientlarni tanlaymiz, ular ko'paytirilganda qabul qilingan elektronlar soni va berilgan elektronlar soni teng bo'ladi:
Al 0 -3e = Al +3 koeffitsienti 4;
O2 0 +4e = 2O -2 koeffitsienti 3.
- Koeffitsientlarni reaktsiya diagrammasiga kiritamiz:
4 Al+ 3 O2 = Al2O3
- Ko'rinib turibdiki, butun reaktsiyani tenglashtirish uchun reaktsiya mahsuloti oldiga koeffitsient qo'yish kifoya:
4Al + 3O2 = 2 Al2O3
Elektron balansni tayyorlash bo'yicha topshiriqlarga misollar
Quyidagi holatlar yuzaga kelishi mumkin sozlash vazifalari OVR:
- Kaliy permanganatning kaliy xlorid bilan kislotali muhitda xlor gazining chiqishi bilan o'zaro ta'siri.
Kaliy permanganat KMnO4 (kaliy permanganat, “kaliy permanganat”) KMnO4 da Mn ning oksidlanish darajasi +7 boʻlganligi uchun kuchli oksidlovchi moddadir. Ko'pincha laboratoriyada quyidagi reaksiya yordamida xlor gazini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi:
KCl + KMnO4 + H2SO4 = Cl2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
K +1 Cl -1 + K +1 Mn +7 O4 -2 + H2 +1 S +6 O4 -2 = Cl2 0 + Mn +2 S +6 O4 -2 + K2 +1 S +6 O4 -2 + H2 +1 O -2
Elektron balans:
CO ning joylashishidan ko'rinib turibdiki, xlor atomlari elektronlarni tashlab, CO ni 0 ga oshiradi va marganets atomlari elektronlarni qabul qiladi:
Mn +7 +5e = Mn +2 ikki omil;
2Cl -1 -2e = Cl2 0 ko'paytiruvchi besh.
Tanlangan omillarga muvofiq koeffitsientlarni tenglamaga kiritamiz:
10 K +1 Cl -1 + 2 K +1 Mn +7 O4 -2 +H2SO4 = 5 Cl2 0 + 2 Mn +2 S +6 O4 -2 + K2SO4 + H2O
Qolgan elementlar sonini tenglashtiramiz:
10KCl + 2KMnO4 + 8 H2SO4 = 5Cl2 + 2MnSO4 + 6 K2SO4+ 8 H2O
- Misning (Cu) konsentrlangan azot kislotasi (HNO3) bilan gazsimon azot oksidi (NO2) chiqishi bilan o'zaro ta'siri:
Cu + HNO3(konc.) = NO2 + Cu(NO3)2 + 2H2O
Cu 0 + H +1 N +5 O3 -2 = N +4 O2 + Cu +2 (N +5 O3 -2)2 + H2 +1 O -2
Elektron balans:
Ko'rib turganingizdek, mis atomlari CO ni noldan ikkiga oshiradi, azot atomlari esa +5 dan +4 gacha kamayadi.
Cu 0 -2e = Cu +2 omil bir;
N +5 +1e = N +4 ikki omil.
Koeffitsientlarni tenglamaga qo'yamiz:
Cu 0 + 4 H +1 N +5 O3 -2 = 2 N +4 O2 + Cu +2 (N +5 O3 -2)2 + H2 +1 O -2
Cu+ 4 HNO3(konc.) = 2 NO2 + Cu (NO3)2 + 2 H2O
- Kaliy dixromatning H2S bilan kislotali muhitda o'zaro ta'siri:
Reaksiya sxemasini yozamiz va CO larni tartibga solamiz:
K2 +1 Cr2 +6 O7 -2 + H2 +1 S -2 + H2 +1 S +6 O4 -2 = S 0 + Cr2 +3 (S +6 O4 -2)3 + K2 +1 S +6 O4 -2 + H2O
S -2 –2e = S 0 koeffitsienti 3;
2Cr +6 +6e = 2Cr +3 koeffitsienti 1.
Keling, almashtiramiz:
K2Sr2O7 + 3N2S + N2SO4 = 3S + Sr2(SO4)3 + K2SO4 + N2O
Qolgan elementlarni tenglashtiramiz:
K2Sr2O7 + 3N2S + 4N2SO4 = 3S + Sr2(SO4)3 + K2SO4 + 7N2O
Reaksiya muhitining ta'siri
Atrof-muhitning tabiati ma'lum OVRlarning borishiga ta'sir qiladi. Reaksiya muhitining rolini turli pH qiymatlarida kaliy permanganat (KMnO4) va natriy sulfit (Na2SO3) o'zaro ta'siri misolida ko'rish mumkin:
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 (pH)<7 кислая среда);
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + MnO2 + KOH (pH = 7 neytral muhit);
- Na2SO3 + KMnO4 = Na2SO4 + K2MnO4 + H2O (pH >7 ishqoriy muhit).
Ko'rinib turibdiki, muhitning kislotaliligining o'zgarishi bir xil moddalarning o'zaro ta'siridan turli xil mahsulotlar hosil bo'lishiga olib keladi. Muhitning kislotaligi o'zgarganda, ular ORRga kiradigan boshqa reagentlar uchun ham paydo bo'ladi. Yuqorida ko'rsatilgan misollarga o'xshab, Cr2O7 2- dixromat ioni ishtirokidagi reaktsiyalar turli muhitlarda turli xil reaktsiya mahsulotlari hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi:
kislotali muhitda mahsulot Cr 3+ bo'ladi;
ishqoriyda - CrO2 - , CrO3 3+;
neytral holatda - Cr2O3.
Oksidlanish darajasining oshishi bilan oksidlanish jarayoni sodir bo'ladi va moddaning o'zi qaytaruvchi vositadir. Oksidlanish darajasi pasayganda, qaytarilish jarayoni sodir bo'ladi va moddaning o'zi oksidlovchi vositadir.
ORR ni tenglashtirishning tavsiflangan usuli "oksidlanish darajalari bo'yicha muvozanat usuli" deb ataladi.
Ko'pgina kimyo darsliklarida keltirilgan va amaliyotda keng qo'llaniladi elektron balans usuli ORR ni tenglashtirish uchun oksidlanish darajasi zaryadga teng emasligi haqidagi ogohlantirishlar bilan foydalanish mumkin.
2. Yarim reaksiya usuli.
Bunday hollarda, suvli eritmada (eritma) reaktsiya sodir bo'lganda, tenglamalarni tuzishda ular reaksiyaga kirishuvchi moddalarni tashkil etuvchi atomlarning oksidlanish darajasining o'zgarishidan emas, balki haqiqiy zarrachalar zaryadlarining o'zgarishidan kelib chiqadi, ya'ni. , ular eritmadagi moddalarning mavjudligi shaklini (oddiy yoki murakkab ion, atom yoki suvda erimagan yoki zaif dissotsiatsiyalanuvchi moddaning molekulasi) hisobga oladi.
Ushbu holatda Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining ionli tenglamalarini tuzayotganda, almashinish xususiyatiga ega ionli tenglamalar uchun qabul qilingan yozuv shakliga amal qilish kerak, ya'ni: yomon eriydigan, ozgina dissotsilangan va gazsimon birikmalar molekulyar shaklda yozilishi kerak va ionlar ularning holatini o'zgartirmaslik tenglamadan chiqarilishi kerak. Bunda oksidlanish va qaytarilish jarayonlari alohida yarim reaksiyalar shaklida qayd etiladi. Ularni har bir turdagi atomlar soni bo'yicha tenglashtirgandan so'ng, yarim reaksiyalar qo'shiladi, ularning har birini oksidlovchi va qaytaruvchi moddaning zaryadini o'zgartirishni tenglashtiruvchi koeffitsientga ko'paytiriladi.
Yarim reaksiya usuli moddalarning oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari vaqtidagi haqiqiy o‘zgarishlarini aniqroq aks ettiradi va bu jarayonlar uchun ion-molekulyar shaklda tenglamalar tuzishni osonlashtiradi.
Chunki xuddi shunday reaktivlar muhitning tabiatiga qarab turli xil mahsulotlarni olish mumkin (kislotali, ishqoriy, neytral); ion sxemasidagi bunday reaktsiyalar uchun oksidlovchi va qaytaruvchi vosita funktsiyalarini bajaradigan zarralardan tashqari, reaktsiyani tavsiflovchi zarracha muhitni ko'rsatish kerak (ya'ni H + ioni yoki OH ioni - yoki H 2 O molekulasi).
5-misol. Yarim reaksiya usulidan foydalanib, reaksiyadagi koeffitsientlarni tartibga soling:
KMnO 4 + KNO 2 + H 2 SO 4 ® MnSO 4 + KNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O.
Yechim. Suvdan tashqari barcha moddalar ionlarga ajralishini hisobga olib, reaktsiyani ion shaklida yozamiz:
MnO 4 - + NO 2 - + 2H + ® Mn 2+ + NO 3 - + H 2 O
(K + va SO 4 2 - o'zgarishsiz qoladi, shuning uchun ular ion sxemasida ko'rsatilmagan). Ion diagrammasidan oksidlovchi vosita ekanligi aniq permanganat ioni(MnO 4 -) Mn 2+ ioniga aylanadi va to'rtta kislorod atomi ajralib chiqadi.
Kislotali muhitda Oksidlovchi vosita tomonidan chiqarilgan har bir kislorod atomi 2H + ga bog'lanib, suv molekulasini hosil qiladi.
bu nazarda tutadi: MnO 4 - + 8H + + 5® Mn 2+ + 4H 2 O.
Mahsulotlar va reagentlarning zaryadlaridagi farqni topamiz: Dq = +2-7 = -5 ("-" belgisi qaytarilish jarayoni sodir bo'layotganligini va reaktivlarga 5 qo'shilganligini bildiradi). Ikkinchi jarayon uchun NO 2 ni NO 3 ga aylantirish, etishmayotgan kislorod suvdan qaytaruvchiga keladi va natijada H + ionlarining ortiqcha miqdori hosil bo'ladi, bu holda reagentlar 2 ni yo'qotadi :
NO 2 - + H 2 O - 2® NO 3 - + 2H +.
Shunday qilib, biz olamiz:
2 | MnO 4 - + 8H + + 5® Mn 2+ + 4H 2 O (qaytarilish),
5 | NO 2 - + H 2 O - 2® NO 3 - + 2H + (oksidlanish).
Birinchi tenglamaning shartlarini 2 ga, ikkinchisini 5 ga ko'paytirib, ularni qo'shib, biz ushbu reaksiyaning ion-molekulyar tenglamasini olamiz:
2MnO 4 - + 16H + + 5NO 2 - + 5H 2 O = 2Mn 2+ + 8H 2 O + 5NO 3 - + 10H +.
Tenglamaning chap va o'ng tomonidagi bir xil zarrachalarni bekor qilish orqali biz nihoyat ion-molekulyar tenglamani olamiz:
2MnO 4 - + 5NO 2 - + 6H + = 2Mn 2+ + 5NO 3 - + 3H 2 O.
Ion tenglamasidan foydalanib, biz molekulyar tenglamani yaratamiz:
2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5KNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.
Ishqoriy va neytral muhitda siz quyidagi qoidalarga amal qilishingiz mumkin: ishqoriy va neytral muhitda oksidlovchi modda tomonidan chiqarilgan har bir kislorod atomi bir molekula suv bilan birlashib, ikkita gidroksid ionini (2OH -) hosil qiladi va har bir etishmayotgani qaytaruvchiga o'tadi. 2 OH - ionlari gidroksidi muhitda bir molekula suvni hosil qiladi va neytral muhitda u 2 H + ionlarining chiqishi bilan suvdan keladi.
Agar Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasida ishtirok etadi vodorod peroksid(H 2 O 2), ma'lum bir reaktsiyada H 2 O 2 rolini hisobga olish kerak. H 2 O 2 da kislorod oraliq oksidlanish holatida (-1) bo'ladi, shuning uchun vodorod periks oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida redoks ikkilikni namoyon qiladi. H 2 O 2 bo'lgan hollarda oksidlovchi vosita, yarim reaksiyalar quyidagi shaklga ega:
H 2 O 2 + 2H + + 2? ® 2H 2 O (kislotali muhit);
H 2 O 2 +2? ® 2OH - (neytral va ishqoriy muhitlar).
Agar vodorod periks bo'lsa kamaytiruvchi vosita:
H 2 O 2 - 2? ® O 2 + 2H + (kislotali muhit);
H 2 O 2 + 2OH - - 2? ® O 2 + 2H 2 O (ishqoriy va neytral).
6-misol. Reaksiyani tenglashtiring: KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O.
Yechim. Reaksiyani ion shaklida yozamiz:
I - + H 2 O 2 + 2H + ® I 2 + SO 4 2 - + H 2 O.
Ushbu reaktsiyada H2O2 oksidlovchi vosita ekanligini va reaktsiya kislotali muhitda borishini hisobga olgan holda yarim reaktsiyalarni tuzamiz:
1 2I - - 2= I 2,
1 H 2 O 2 + 2H + + 2® 2H 2 O.
Yakuniy tenglama: 2KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® I 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 O.
Redoks reaktsiyalarining to'rt turi mavjud:
1 . Molekulalararo turli moddalarni tashkil etuvchi elementlar atomlarining oksidlanish darajalari o'zgargan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. 2-6-misollarda muhokama qilingan reaksiyalar shu turga tegishli.
2 . Intramolekulyar Oksidlanish darajasi bir xil moddaning turli elementlarining atomlarini o'zgartiradigan redoks reaktsiyalari. Aralashmalarning termik parchalanish reaksiyalari shu mexanizm orqali boradi. Masalan, reaktsiyada
Pb(NO 3) 2 ® PbO + NO 2 + O 2
azotning (N +5 ® N +4) va Pb(NO 3) 2 molekulasi ichida joylashgan kislorod atomining (O - 2 ® O 2 0) oksidlanish holatini o'zgartiradi.
3. O'z-o'zini oksidlanish-o'z-o'zini tiklash reaktsiyalari(nomutanosiblik, dismutatsiya). Bunda bir xil elementning oksidlanish darajasi ham ortadi, ham kamayadi. Nomutanosiblik reaksiyalari elementning oraliq oksidlanish darajalaridan biriga mos keladigan birikmalar yoki moddalar elementlariga xosdir.
7-misol. Yuqoridagi barcha usullardan foydalanib, reaktsiyani tenglashtiring:
Yechim.
A) Oksidlanish holati balansi usuli.
Reaksiyadan oldin va keyin oksidlanish-qaytarilish jarayonida ishtirok etuvchi elementlarning oksidlanish darajalarini aniqlaymiz:
K 2 MnO 4 + H 2 O ® KMnO 4 + MnO 2 + KOH.
Oksidlanish darajalarini taqqoslashdan marganets bir vaqtning o'zida oksidlanish jarayonida ishtirok etadi, oksidlanish darajasini +6 dan +7 gacha oshiradi va qaytarilish jarayonida oksidlanish darajasini +6 dan +4,2 Mn +6 ® Mn gacha kamaytiradi. +7; Dw = 7-6 = +1 (oksidlanish jarayoni, qaytaruvchi),
1 Mn +6 ® Mn +4; Dw = 4-6 = -2 (qaytarilish jarayoni, oksidlovchi vosita).
Bu reaksiyada oksidlovchi va qaytaruvchi bir xil modda (K 2 MnO 4) bo'lganligi sababli, uning oldidagi koeffitsientlar umumlashtiriladi. Biz tenglamani yozamiz:
3K 2 MnO 4 + 2H 2 O = 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH.
b) Yarim reaksiya usuli.
Reaktsiya neytral muhitda sodir bo'ladi. Biz H 2 O zaif elektrolit, MnO 2 esa suvda yomon eriydigan oksid ekanligini hisobga olib, ion reaktsiyasi sxemasini tuzamiz:
MnO 4 2 - + H 2 O ® MnO 4 - + ¯MnO 2 + OH - .
Yarim reaksiyalarni yozamiz:
2 MnO 4 2 - - ? ® MnO 4 - (oksidlanish),
1 MnO 4 2 - + 2H 2 O + 2? ® MnO 2 + 4OH - (kamaytirish).
Biz koeffitsientlarga ko'paytiramiz va ikkala yarim reaktsiyani qo'shamiz, biz umumiy ion tenglamasini olamiz:
3MnO 4 2 - + 2H 2 O = 2MnO 4 - + MnO 2 + 4OH -.
Molekulyar tenglama: 3K 2 MnO 4 + 2H 2 O = 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH.
Bunday holda, K 2 MnO 4 ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vositadir.
4. Molekulyar oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari, ularda bir xil element atomlarining oksidlanish darajalari tenglashtiriladi (ya'ni, oldin muhokama qilinganlarning teskarisi). qarama-qarshi nomutanosiblik(almashtirish), masalan
NH 4 NO 2 ® N 2 + 2H 2 O.
1 2N - 3 - 6? ® N 2 0 (oksidlanish jarayoni, qaytaruvchi),
1 2N +3 + 6?® N 2 0 (qaytarilish jarayoni, oksidlovchi modda).
Eng qiyinlari bir emas, balki ikki yoki undan ortiq elementlarning atomlari yoki ionlari bir vaqtning o'zida oksidlangan yoki qaytariladigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari.
8-misol. Yuqoridagi usullardan foydalanib, reaktsiyani tenglashtiring:
3 -2 +5 +5 +6 +2
2 S 3 + HNO 3 ® H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + NO sifatida.
18. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari (davomi 1)
18.5. Vodorod periksning ORR
Vodorod periks H 2 O 2 molekulalarida kislorod atomlari -I oksidlanish holatidadir. Bu oraliq va ushbu element atomlarining eng barqaror oksidlanish darajasi emas, shuning uchun vodorod periks oksidlovchi va qaytaruvchi xususiyatlarni namoyish etadi.
Ushbu moddaning oksidlanish-qaytarilish faolligi konsentratsiyasiga bog'liq. Massa ulushi 20% bo'lgan tez-tez ishlatiladigan eritmalarda vodorod periks juda kuchli oksidlovchi vositadir, suyultirilgan eritmalarda uning oksidlanish faolligi pasayadi. Vodorod peroksidning qaytaruvchi xossalari oksidlovchi xossalariga qaraganda kamroq xarakterlidir va konsentratsiyaga ham bog'liq.
Vodorod periks juda zaif kislotadir (13-ilovaga qarang), shuning uchun kuchli gidroksidi eritmalarda uning molekulalari gidroperoksid ionlariga aylanadi.
Muhitning reaksiyasiga va vodorod peroksid bu reaksiyada oksidlovchi yoki qaytaruvchi vosita bo'ladimi-yo'qligiga qarab, oksidlanish-qaytarilish o'zaro ta'sirining mahsulotlari har xil bo'ladi. Bu barcha holatlar uchun yarim reaksiya tenglamalari 1-jadvalda keltirilgan.
1-jadval
Eritmalarda H 2 O 2 ning oksidlanish-qaytarilish yarim reaksiyalari tenglamalari
Atrof-muhit reaktsiyasi |
H 2 O 2 oksidlovchi vosita |
H 2 O 2 qaytaruvchi vosita |
| Kislotali | ||
| Neytral | H 2 O 2 + 2e – = 2OH | H 2 O 2 + 2H 2 O – 2e – = O 2 + 2H 3 O |
| Ishqoriy | HO 2 + H 2 O + 2e – = 3OH |
Keling, vodorod periksni o'z ichiga olgan ORR misollarini ko'rib chiqaylik.
1-misol. Sulfat kislota bilan kislotalangan vodorod peroksid eritmasiga kaliy yodid eritmasi qo`shilganda sodir bo`ladigan reaksiya tenglamasini yozing.
| 1 | H 2 O 2 + 2H 3 O + 2e – = 4H 2 O |
| 1 | 2I – 2e – = I 2 |
H 2 O 2 + 2H 3 O +2I = 4H 2 O + I 2
H 2 O 2 + H 2 SO 4 + 2KI = 2H 2 O + I 2 + K 2 SO 4
2-misol. Sulfat kislota bilan kislotalangan suvli eritmada kaliy permanganat va vodorod peroksid orasidagi reaksiya tenglamasini yozing.
| 2 | MnO 4 + 8H 3 O + 5e – = Mn 2 + 12H 2 O |
| 5 | H 2 O 2 + 2H 2 O – 2e – = O 2 + 2H 3 O |
2MnO 4 + 6H 3 O+ + 5H 2 O 2 = 2Mn 2 + 14H 2 O + 5O 2
2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 O 2 = 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5O 2 + K 2 SO 4
3-misol. Vodorod peroksidning natriy gidroksid ishtirokidagi eritmadagi natriy yodid bilan reaksiyasi tenglamasini yozing.
| 3 | 6 | HO 2 + H 2 O + 2e – = 3OH |
| 1 | 2 | I + 6OH – 6e – = IO 3 + 3H 2 O |
3HO 2 + I = 3OH + IO 3
3NaHO 2 + NaI = 3NaOH + NaIO 3
Natriy gidroksidi va vodorod periks o'rtasidagi neytrallanish reaktsiyasini hisobga olmagan holda, bu tenglama ko'pincha quyidagicha yoziladi:
3H 2 O 2 + NaI = 3H 2 O + NaIO 3 (NaOH ishtirokida)
Agar biz darhol (balansni tuzish bosqichida) gidroperoksid ionlarining hosil bo'lishini hisobga olmasak, xuddi shunday tenglama olinadi.
4-misol. Vodorod peroksid eritmasiga kaliy gidroksid ishtirokida qo’rg’oshin dioksidi qo’shilganda sodir bo’ladigan reaksiya tenglamasini yozing.
Qo'rg'oshin dioksidi PbO 2, ayniqsa kislotali muhitda juda kuchli oksidlovchi vositadir. Bunday sharoitda qaytarilib, u Pb 2 ionlarini hosil qiladi. Ishqoriy muhitda PbO 2 kamaytirilganda ionlar hosil bo'ladi.
| 1 | PbO 2 + 2H 2 O + 2e – = + OH |
| 1 | HO 2 + OH – 2e – = O 2 + H 2 O |
PbO 2 + H 2 O + HO 2 = + O 2
Gidroperoksid ionlarining hosil bo'lishini hisobga olmagan holda, tenglama quyidagicha yoziladi:
PbO 2 + H 2 O 2 + OH = + O 2 + 2H 2 O
Agar topshiriq shartlariga ko'ra, vodorod periksning qo'shilgan eritmasi ishqoriy bo'lsa, u holda molekulyar tenglama quyidagicha yozilishi kerak:
PbO 2 + H 2 O + KHO 2 = K + O 2
Agar gidroksidi bo'lgan reaktsiya aralashmasiga vodorod periksning neytral eritmasi qo'shilsa, kaliy gidroperoksid hosil bo'lishini hisobga olmasdan molekulyar tenglama yozilishi mumkin:
PbO 2 + KOH + H 2 O 2 = K + O 2
18.6. ORR dismutatsiyasi va intramolekulyar ORR
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari orasida dismutatsiya reaktsiyalari (nomutanosiblik, o'z-o'zini oksidlanish-o'z-o'zini qaytarilish).
Sizga ma'lum bo'lgan dismutatsiya reaktsiyasiga misol xlorning suv bilan reaktsiyasi:
Cl 2 + H 2 O HCl + HClO
Bu reaksiyada xlor(0) atomlarining yarmi +I oksidlanish darajasigacha oksidlanadi, qolgan yarmi esa -I oksidlanish darajasiga qaytariladi:
Elektron-ion balansi usulidan foydalanib, xlorni sovuq gidroksidi eritmasidan, masalan, KOHdan o'tkazishda sodir bo'ladigan shunga o'xshash reaktsiya uchun tenglama tuzamiz:
| 1 | Cl 2 + 2e – = 2Cl |
| 1 | Cl 2 + 4OH – 2e – = 2ClO + 2H 2 O |
2Cl 2 + 4OH = 2Cl + 2ClO + 2H 2 O
Ushbu tenglamadagi barcha koeffitsientlar umumiy bo'luvchiga ega, shuning uchun:
Cl 2 + 2OH = Cl + ClO + H 2 O
Cl 2 + 2KOH = KCl + KClO + H 2 O
Issiq eritmada xlorning dismutatsiyasi biroz boshqacha davom etadi:
| 5 | Cl 2 + 2e – = 2Cl | |
| 1 | Cl 2 + 12OH – 10e – = 2ClO 3 + 6H 2 O |
3Cl 2 + 6OH = 5Cl + ClO 3 + 3H 2 O
3Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
Azot dioksidining suv bilan reaktsiyasi paytida uning dismutatsiyasi katta amaliy ahamiyatga ega ( A) va ishqor eritmalari bilan ( b):
| A) | NO 2 + 3H 2 O – e – = NO 3 + 2H 3 O | NO 2 + 2OH – e – = NO 3 + H 2 O | |||
| NO 2 + H 2 O + e – = HNO 2 + OH | NO 2 + e – = NO 2 | ||||
2NO 2 + 2H 2 O = NO 3 + H 3 O + HNO 2 |
2NO 2 + 2OH = NO 3 + NO 2 + H 2 O |
||||
2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2 |
2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O |
||||
Dismutatsiya reaktsiyalari nafaqat eritmalarda, balki qattiq moddalarni, masalan, kaliy xloratni qizdirganda ham sodir bo'ladi:
4KClO 3 = KCl + 3KClO 4
Molekulyar ORR ning tipik va juda samarali misoli ammoniy dixromati (NH 4) 2 Cr 2 O 7 ning termal parchalanish reaktsiyasidir. Bu moddada azot atomlari eng past oksidlanish darajasida (–III), xrom atomlari esa eng yuqori (+VI) da bo'ladi. Xona haroratida bu birikma ancha barqaror, lekin qizdirilganda u intensiv ravishda parchalanadi. Bunday holda, xrom (VI) xromning eng barqaror holatiga - xromga (III) va azot (–III) - azotga (0) - eng barqaror holatga aylanadi. Elektron muvozanat tenglamasining formula birligidagi atomlar sonini hisobga olgan holda:
| 2Cr +VI + 6e – = 2Cr +III | |
| 2N –III – 6e – = N 2, |
va reaksiya tenglamasining o'zi:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Intramolekulyar ORRning yana bir muhim misoli kaliy perklorat KClO 4 ning termal parchalanishidir. Bu reaksiyada xlor (VII), har doimgidek, oksidlovchi sifatida harakat qilganda, xlorga (–I), oksidlovchi kislorodni (–II) oddiy moddaga aylantiradi:
| 1 | Cl +VII + 8e – = Cl –I | |
| 2 | 2O –II – 4e – = O 2 |
va shuning uchun reaksiya tenglamasi
KClO 4 = KCl + 2O 2
Kaliy xlorat KClO 3 qizdirilganda xuddi shunday parchalanadi, agar parchalanish katalizator (MnO 2) ishtirokida amalga oshirilsa: 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2
Katalizator bo'lmasa, dismutatsiya reaktsiyasi sodir bo'ladi.
Molekulyar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari guruhiga nitratlarning termik parchalanish reaksiyalari ham kiradi.
Odatda, nitratlar qizdirilganda sodir bo'ladigan jarayonlar ancha murakkab, ayniqsa kristalli gidratlar holatida. Agar suv molekulalari kristalli gidratda zaif saqlanib qolsa, past qizdirilganda nitrat suvsizlanadi (masalan, LiNO 3. 3H 2 O va Ca(NO 3) 2 4H 2 O LiNO 3 va Ca(NO 3) 2 ] ga suvsizlanadi, lekin agar suv qattiqroq bogʻlangan boʻlsa [masalan, Mg(NO 3) 2 dagi kabi. 6H 2 O va Bi(NO 3) 3. 5H 2 O], keyin asosiy tuzlar - gidroksid nitratlar hosil bo'lishi bilan bir xil "molekulyar gidroliz" reaktsiyasi sodir bo'ladi, ular keyingi qizdirilganda oksidli nitratlarga (va (NO 3) 6) aylanishi mumkin, ikkinchisi oksidlarga parchalanadi. yuqori harorat.
Suvsiz nitratlar qizdirilganda nitritlarga parchalanishi mumkin (agar ular mavjud bo'lsa va bu haroratda hali ham barqaror bo'lsa), nitritlar esa oksidlarga parchalanishi mumkin. Agar isitish etarli darajada yuqori haroratgacha amalga oshirilsa yoki mos keladigan oksid beqaror bo'lsa (Ag 2 O, HgO), u holda termal parchalanish mahsuloti ham metall (Cu, Cd, Ag, Hg) bo'lishi mumkin.
Nitratlarning termal parchalanishining biroz soddalashtirilgan diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 5.
Muayyan nitratlar qizdirilganda sodir bo'ladigan ketma-ket o'zgarishlarga misollar (haroratlar Tselsiy bo'yicha berilgan):
KNO 3 KNO 2 K 2 O;
Ca(NO3)2. 4H 2 O Ca(NO 3) 2 Ca(NO 2) 2 CaO;
Mg(NO3)2. 6H 2 O Mg(NO 3)(OH) MgO;
Cu(NO3)2. 6H 2 O Cu(NO 3) 2 CuO Cu 2 O Cu;
Bi(NO 3) 3 . 5H 2 O Bi(NO 3) 2 (OH) Bi(NO 3)(OH) 2 (NO 3) 6 Bi 2 O 3.
Bo'layotgan jarayonlarning murakkabligiga qaramay, tegishli suvsiz nitrat "kalsifikatsiyalanganda" (ya'ni 400 - 500 o C haroratda) nima sodir bo'ladi degan savolga javob berishda odatda quyidagi juda soddalashtirilgan qoidalarga amal qilinadi. :
1) eng faol metallarning nitratlari (kuchlanishlar qatorida - magniyning chap tomonida) nitritlarga parchalanadi;
2) kamroq faol metallarning nitratlar (kuchlanish oralig'ida - magniydan misgacha) oksidlarga parchalanadi;
3) eng kam faol metallarning nitratlari (kuchlanishlar qatorida - misning o'ng tomonida) metallga parchalanadi.
Ushbu qoidalardan foydalanganda, bunday sharoitlarda ekanligini esga olish kerak
LiNO 3 oksidga parchalanadi,
Be(NO 3) 2 yuqori haroratda oksidga parchalanadi,
Ni(NO 3) 2 dan NiO dan tashqari Ni(NO 2) 2 ni ham olish mumkin,
Mn(NO 3) 2 Mn 2 O 3 ga parchalanadi,
Fe(NO 3) 2 Fe 2 O 3 ga parchalanadi;
Hg(NO 3) 2 dan simobdan tashqari uning oksidini ham olish mumkin.
Keling, ushbu uch turga tegishli reaktsiyalarning odatiy misollarini ko'rib chiqaylik:
KNO 3 KNO 2 + O 2
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 |
Zn(NO 3) 2 ZnO + NO 2 + O 2
2Zn(NO 3) 2 = 2ZnO + 4NO 2 + O 2 |
AgNO 3 Ag + NO 2 + O 2 18.7. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari Bu reaktsiyalar molekulalararo yoki molekulyar bo'lishi mumkin. Masalan, ammiakli selitra va nitritning termal parchalanishi paytida yuzaga keladigan molekulyar ORRlar kommutatsiya reaktsiyalariga tegishli, chunki bu erda azot atomlarining oksidlanish darajasi tenglashtiriladi: NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O (taxminan 200 o C) Yuqori haroratda (250 - 300 o C) ammiakli selitra N 2 va NO ga, undan yuqori haroratda (300 o C dan yuqori) - azot va kislorodga parchalanadi va ikkala holatda ham suv hosil bo'ladi. Kaliy nitrit va ammoniy xloridning issiq eritmalari birlashganda sodir bo'ladigan reaktsiya molekulalararo kommutatsiya reaktsiyasiga misol bo'ladi: NH 4 + NO 2 = N 2 + 2H 2 O NH 4 Cl + KNO 2 = KCl + N 2 + 2H 2 O Agar shunga o'xshash reaktsiya kristalli ammoniy sulfat va kaltsiy nitrat aralashmasini isitish orqali amalga oshirilsa, u holda, sharoitga qarab, reaktsiya turli yo'llar bilan davom etishi mumkin: (NH 4) 2 SO 4 + Ca(NO 3) 2 = 2N 2 O + 4H 2 O + CaSO 4 (t)< 250 o C) Bu reaksiyalarning birinchi va uchinchisi kommutatsion reaksiyalar, ikkinchisi esa murakkabroq reaksiya, shu jumladan azot atomlarining almashinuvi ham, kislorod atomlarining oksidlanishi ham kiradi. Qaysi reaksiya 250 o C dan yuqori haroratda sodir bo lishi reaktivlar nisbatiga bog liq. Xlor hosil bo'lishiga olib keladigan konversiya reaktsiyalari kislorod o'z ichiga olgan xlor kislotalarining tuzlari xlorid kislota bilan ishlov berilganda sodir bo'ladi, masalan: 6HCl + KClO 3 = KCl + 3Cl 2 + 3H 2 O Shuningdek, kommutatsiya reaktsiyasi natijasida oltingugurt gazsimon vodorod sulfidi va oltingugurt dioksididan hosil bo'ladi: 2H 2 S + SO 2 = 3S + 2H 2 O OVR kommutatsiyalari juda ko'p va xilma-xildir - ular hatto kislota-asos reaktsiyalarini ham o'z ichiga oladi, masalan: NaH + H 2 O = NaOH + H 2. ORR kommutatsiya tenglamalarini tuzish uchun reaksiya eritmada sodir bo'ladimi yoki yo'qligiga qarab ham elektron-ion, ham elektron balanslari qo'llaniladi. 18.8. Elektroliz IX bobni o‘rganayotganda siz turli moddalar eritmalarining elektrolizi bilan tanishdingiz. Eritmalarda harakatchan ionlar ham mavjud bo'lganligi sababli, turli elektrolitlar eritmalari ham elektrolizga duchor bo'lishi mumkin. Eritmalarni elektroliz qilishda ham, eritmalarni elektroliz qilishda ham odatda reaktiv bo'lmagan materialdan (grafit, platina va boshqalar) elektrodlar ishlatiladi, lekin ba'zida elektroliz "eruvchan" anod bilan amalga oshiriladi. Anod qilingan elementning elektrokimyoviy aloqasini olish zarur bo'lgan hollarda "eruvchan" anod qo'llaniladi. Elektroliz jarayonida anod va katod bo'shliqlari ajratilganmi yoki reaksiya jarayonida elektrolitlar aralashganmi, katta ahamiyatga ega - bu holatlarda reaktsiya mahsulotlari boshqacha bo'lishi mumkin. Keling, elektrolizning eng muhim holatlarini ko'rib chiqaylik. 1. NaCl eritmasining elektrolizi. Elektrodlar inert (grafit), anod va katod bo'shliqlari ajratilgan. Ma'lumki, bu holda katod va anodda quyidagi reaktsiyalar sodir bo'ladi: K: Na + e – = Na Elektrodlarda sodir bo'ladigan reaktsiyalar tenglamalarini shu tarzda yozganimizdan so'ng, biz elektron-ion balansi usulini qo'llash bilan bir xil tarzda hal qilishimiz mumkin bo'lgan yarim reaktsiyalarni olamiz:
Ushbu yarim reaksiya tenglamalarini qo'shib, elektrolizning ionli tenglamasini olamiz 2Na + 2Cl 2Na + Cl 2 va keyin molekulyar 2NaCl 2Na + Cl 2 Bunday holda, reaksiya mahsulotlari bir-biri bilan reaksiyaga kirishmasligi uchun katod va anod bo'shliqlari ajratilishi kerak. Sanoatda bu reaksiya natriy metallini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. 2. K 2 CO 3 eritmasining elektrolizlanishi. Elektrodlar inert (platina). Katod va anod bo'shliqlari ajratilgan.
4K+ + 2CO 3 2 4K + 2CO 2 + O 2 3. Suvning elektrolizi (H 2 O). Elektrodlar inertdir.
4H 3 O + 4OH 2H 2 + O 2 + 6H 2 O 2H 2 O 2H 2 + O 2 Suv juda zaif elektrolit bo'lib, u juda kam ionlarni o'z ichiga oladi, shuning uchun toza suvning elektrolizi juda sekin kechadi. 4. CuCl 2 eritmasining elektrolizlanishi. Grafit elektrodlari. Tizimda Cu 2 va H 3 O kationlari, shuningdek, Cl va OH anionlari mavjud. Cu 2 ionlari H 3 O ionlariga qaraganda kuchliroq oksidlovchidir (kuchlanish seriyasiga qarang), shuning uchun mis ionlari birinchi navbatda katodda chiqariladi va faqat ularning juda oz qismi qolganda oksonium ionlari chiqariladi. Anionlar uchun siz quyidagi qoidaga amal qilishingiz mumkin: |
