Die redokseienskappe van individuele atome sowel as ione is 'n belangrike kwessie in moderne chemie. Hierdie materiaal help om die aktiwiteit van elemente en stowwe te verduidelik, om 'n gedetailleerde vergelyking van die chemiese eienskappe van verskillende atome te doen.
Wat is 'n oksideermiddel
Baie take in chemie, insluitend toetsvrae vir die verenigde staatseksamen in graad 11, en die OGE in graad 9, word met hierdie konsep geassosieer. 'n Oksidasiemiddel word beskou as atome of ione wat, in die proses van chemiese interaksie, elektrone van 'n ander ioon of atoom aanvaar. As ons die oksiderende eienskappe van atome ontleed, het ons die periodieke stelsel van Mendeleev nodig. In periodes wat van links na regs in die tabel geleë is, neem die oksidasievermoë van atome toe, dit wil sê dit verander soortgelyk aan nie-metaal eienskappe. In die hoofsubgroepe neem hierdie parameter van bo na onder af. Onder die sterkste eenvoudige stowwe met oksiderende vermoë, is fluoor in die voortou. 'n Term soos "elektronegatiwiteit", dit wil sê die vermoë van 'n atoom om te neem in die geval van 'n chemiese interaksieelektrone, kan as sinoniem met oksiderende eienskappe beskou word. Onder komplekse stowwe wat uit twee of meer chemiese elemente bestaan, kan helder oksideermiddels oorweeg word: kaliumpermanganaat, kaliumchloraat, osoon.
Wat is 'n reduseermiddel
Die reducerende eienskappe van atome is kenmerkend van eenvoudige stowwe wat metaaleienskappe vertoon. In die periodieke tabel verswak metaaleienskappe van links na regs in periodes, en in die hoofsubgroepe (vertikaal) neem dit toe. Die essensie van herstel is die terugkeer van elektrone, wat op die eksterne energievlak geleë is. Hoe groter die aantal elektronskulpe (vlakke), hoe makliker is dit om "ekstra" elektrone tydens die chemiese interaksie weg te gee.
Aktiewe (alkaliese, aardalkalimetale) het uitstekende reduseer-eienskappe. Daarbenewens, stowwe wat soortgelyke parameters vertoon, beklemtoon ons swaweloksied (6), koolstofmonoksied. Ten einde die maksimum oksidasietoestand te verkry, word hierdie verbindings gedwing om reducerende eienskappe te vertoon.
Oksidasieproses
As 'n atoom of 'n ioon tydens 'n chemiese interaksie elektrone aan 'n ander atoom (ioon) gee, praat ons van die proses van oksidasie. Om te ontleed hoe verminderende eienskappe en oksiderende krag verander, sal jy 'n periodieke tabel van elemente nodig hê, asook kennis van moderne wette van fisika.
Herstelproses
Reduksieprosesse behels die aanvaarding deur ione van een van die tweeatome van elektrone van ander atome (ione) tydens direkte chemiese interaksie. Uitstekende reduseermiddels is nitriete, sulfiete van alkalimetale. Die reduseer-eienskappe in die stelsel van elemente verander soortgelyk aan die metaaleienskappe van eenvoudige stowwe.
OVR-ontledingsalgoritme
Om vir die student die koëffisiënte in die voltooide chemiese reaksie te plaas, is dit nodig om 'n spesiale algoritme te gebruik. Redokseienskappe help ook om verskeie rekenaarprobleme in analitiese, organiese en algemene chemie op te los. Ons stel die volgorde voor om enige reaksie te ontleed:
- Eers is dit belangrik om die oksidasietoestand van elke beskikbare element te bepaal deur die reëls te gebruik.
- Volgende, daardie atome of ione wat hul oksidasietoestand verander het, is vasbeslote om aan die reaksie deel te neem.
- Die minus- en plustekens dui die aantal vrye elektrone aan wat tydens 'n chemiese reaksie gegee en ontvang is.
- Volgende, tussen die aantal van alle elektrone, word die minimum gemene veelvoud bepaal, dit wil sê, 'n heelgetal wat sonder 'n res deur die ontvangde en gegewe elektrone gedeel word.
- Dan word dit verdeel in die elektrone wat by die chemiese reaksie betrokke is.
- Volgende bepaal ons watter ione of atome reduseer-eienskappe het, en bepaal ook oksideermiddels.
- In die finale stadium plaas die koëffisiënte in die vergelyking.
Deur die elektroniese balansmetode te gebruik, kom ons plaas die koëffisiënte in hierdie reaksieskema:
NaMnO4 + waterstofsulfied + swaelsuur=S + Mn SO4 +…+…
Algorithme vir die oplossing van die probleem
Kom ons vind uit watter stowwe na die interaksie gevorm moet word. Aangesien daar reeds 'n oksideermiddel in die reaksie is (dit sal mangaan wees) en 'n reduseermiddel is gedefinieer (dit sal swael wees), word stowwe gevorm waarin die oksidasietoestande nie meer verander nie. Aangesien die hoofreaksie tussen die sout en 'n sterk suurstofbevattende suur voortgegaan het, sal een van die finale stowwe water wees, en die tweede sal natriumsout wees, meer presies, natriumsulfaat.
Kom ons maak nou 'n skema vir die gee en ontvang van elektrone:
- Mn+7 neem 5 e=Mn+2.
Tweede deel van die skema:
- S-2 gives2e=S0
Ons plaas die koëffisiënte in die aanvanklike reaksie, en moenie vergeet om al die swaelatome in die dele van die vergelyking op te som nie.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Ontleding van OVR wat waterstofperoksied betrek
Deur die OVR-ontledingsalgoritme te gebruik, kan ons 'n vergelyking vir die deurlopende reaksie saamstel:
waterstofperoksied + swaelsuur + kaliumpermagnanaat=Mn SO4 + suurstof + …+…
Die oksidasietoestande het die suurstofioon (in waterstofperoksied) en die mangaankatioon in kaliumpermanganaat verander. Dit wil sê, ons het 'n reduseermiddel, sowel as 'n oksideermiddel.
Kom ons bepaal watter soort stowwe nog na die interaksie verkry kan word. Een van hulle sal water wees, wat heel duidelik 'n reaksie tussen 'n suur en 'n sout is. Kalium het nie 'n nuwe gevorm niestowwe, sal die tweede produk 'n kaliumsout wees, naamlik sulfaat, aangesien die reaksie met swaelsuur was.
Skema:
2O – skenk 2 elektrone en verander in O 2 0 5
Mn+7 aanvaar 5 elektrone en word Mn ioon+2 2
Stel die koëffisiënte.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Voorbeeld van OVR-analise wat kaliumchromaat betrek
Deur die elektroniese balansmetode te gebruik, sal ons 'n vergelyking met koëffisiënte maak:
FeCl2 + soutsuur + kaliumchromaat=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Oksidasietoestande het yster (in ferrichloried II) en chroomioon in kaliumdichromaat verander.
Kom ons probeer nou uitvind watter ander stowwe gevorm word. Mens kan sout wees. Aangesien kalium geen verbinding gevorm het nie, sal die tweede produk dus 'n kaliumsout, meer presies, chloried wees, omdat die reaksie met soutsuur plaasgevind het.
Kom ons maak 'n diagram:
Fe+2 gee e= Fe+3 6 verkleiner,
2Cr+6 aanvaar 6 e=2Cr +31 oksideermiddel.
Stel die koëffisiënte in die aanvanklike reaksie:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
VoorbeeldOVR-analise wat kaliumjodied behels
Gewapen met die reëls, kom ons maak 'n vergelyking:
kaliumpermanganaat + swaelsuur + kaliumjodied…mangaansulfaat + jodium +…+…
Oksidasietoestande het mangaan en jodium verander. Dit wil sê, 'n reduseermiddel en 'n oksideermiddel is teenwoordig.
Nou kom ons vind uit waarmee ons eindig. Die verbinding sal met kalium wees, dit wil sê, ons sal kaliumsulfaat kry.
Herwinningsprosesse vind plaas in jodiumione.
Kom ons stel 'n elektronoordragskema op:
- Mn+7 aanvaar 5 e=Mn+2 2 is 'n oksidant,
- 2I- weggee 2 e=I2 0 5 is 'n reduseermiddel.
Plaas die koëffisiënte in die aanvanklike reaksie, moenie vergeet om al die swaelatome in hierdie vergelyking op te som nie.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Voorbeeld van ontleding van OVR wat natriumsulfiet betrek
Deur die klassieke metode te gebruik, sal ons 'n vergelyking vir die stroombaan saamstel:
- swaelsuur + KMnO4 + natriumsulfiet… natriumsulfaat + mangaansulfaat +…+…
Na interaksie kry ons natriumsout, water.
Kom ons maak 'n diagram:
- Mn+7 neem 5 e=Mn+2 2,
- S+4 gee 2 e=S+6 5.
Rangskik die koëffisiënte in die reaksie wat oorweeg word, moenie vergeet om die swaelatome by te voeg wanneer die koëffisiënte gerangskik word nie.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Voorbeeld van ontleding van OVR wat stikstof betrek
Kom ons doen die volgende taak. Deur die algoritme te gebruik, sal ons die volledige reaksievergelyking saamstel:
- mangaannitraat + salpetersuur + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Kom ons ontleed watter stof nog gevorm word. Aangesien die reaksie tussen 'n sterk oksideermiddel en sout plaasgevind het, beteken dit dat die stof water sal wees.
Wys die verandering in die aantal elektrone:
- Mn+2 gee 5 e weg=Mn+7 2 vertoon die eienskappe van 'n reduseermiddel,
- Pb+4 neem 2 e=Pb+2 5 oksideermiddel.
3. Ons rangskik die koëffisiënte in die aanvanklike reaksie, maak seker dat jy al die beskikbare stikstof aan die linkerkant van die oorspronklike vergelyking bymekaar tel:
- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Hierdie reaksie vertoon nie die reduseer-eienskappe van stikstof nie.
Tweede redoksreaksie met stikstof:
Zn + swaelsuur + HNO3=ZnSO4 + NO+…
- Zn0 gee weg 2 e=Zn+23 sal 'n hersteller wees,
N+5aanvaar 3 e=N+2 2 is 'n oksideermiddel.
Rangskik die koëffisiënte in 'n gegewe reaksie:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
Die belangrikheid van redoksreaksies
Die bekendste reduksiereaksies is fotosintese, wat kenmerkend is van plante. Hoe verander herstellende eienskappe? Die proses vind plaas in die biosfeer, lei tot 'n toename in energie met behulp van 'n eksterne bron. Dit is hierdie energie wat die mensdom vir sy behoeftes gebruik. Onder die voorbeelde van oksidatiewe en reduksiereaksies wat met chemiese elemente geassosieer word, is transformasies van stikstof-, koolstof- en suurstofverbindings van besondere belang. Danksy fotosintese het die aarde se atmosfeer so 'n samestelling wat nodig is vir die ontwikkeling van lewende organismes. Danksy fotosintese neem die hoeveelheid koolstofdioksied in die lugdop nie toe nie, die aarde se oppervlak word nie oorverhit nie. Die plant ontwikkel nie net met behulp van’n redoksreaksie nie, maar vorm ook stowwe soos suurstof en glukose wat vir mense nodig is. Sonder hierdie chemiese reaksie is 'n volle siklus van stowwe in die natuur onmoontlik, asook die bestaan van organiese lewe.
Praktiese toepassing van RIA
Om die oppervlak van die metaal te bewaar, moet jy weet dat aktiewe metale herstellende eienskappe het, sodat jy die oppervlak met 'n laag van 'n meer aktiewe element kan bedek, terwyl jy die proses van chemiese korrosie vertraag. As gevolg van die teenwoordigheid van redokseienskappe, word drinkwater gesuiwer en ontsmet. Geen probleem kan opgelos word sonder om die koëffisiënte korrek in die vergelyking te plaas nie. Om foute te vermy, is dit belangrik om 'n begrip van alle redoks te hêparameters.
Beskerming teen chemiese korrosie
Korrosie is 'n besondere probleem vir menslike lewe en aktiwiteite. As gevolg van hierdie chemiese transformasie vind die vernietiging van die metaal plaas, die dele van die motor, masjiengereedskap verloor hul operasionele eienskappe. Om so 'n probleem reg te stel, word loopvlakbeskerming gebruik, metaal word bedek met 'n laag vernis of verf, en anti-korrosie legerings word gebruik. Byvoorbeeld, 'n ysteroppervlak is bedek met 'n laag aktiewe metaal - aluminium.
Gevolgtrekking
Verskeie herstelreaksies vind in die menslike liggaam plaas, verseker die normale funksionering van die spysverteringstelsel. Sulke basiese lewensprosesse soos fermentasie, verval, respirasie word ook geassosieer met herstellende eienskappe. Alle lewende wesens op ons planeet het soortgelyke vermoëns. Sonder reaksies met die terugkeer en aanvaarding van elektrone, is mynbou, industriële produksie van ammoniak, alkalieë en sure onmoontlik. In analitiese chemie is alle metodes van volumetriese analise presies gebaseer op redoksprosesse. Die stryd teen so 'n onaangename verskynsel soos chemiese korrosie is ook gebaseer op die kennis van hierdie prosesse.
