Hali ya oksidi (S.O.) ni malipo ya masharti ya atomi katika kiwanja, yanayokokotolewa kulingana na pendekezo kwamba dhamana ya kemikali ni ionic pekee. Hali ya oksidi inaweza kuwa na thamani hasi, chanya na sifuri, ambayo inaonyeshwa na nambari za Kiarabu na ishara "+" au "-" na kuwekwa juu ya ishara ya kipengele, kwa mfano: Cl 2 0, K + 2 O -2, H + N +5 O -2
Shahada ya sifuri oxidation ina atomi zisizo na upande (kwa mfano, Mg, H 2, O 2). Kwa idadi ya vipengele S.O. atomi katika misombo ni mara kwa mara. Hizi ni pamoja na:
Kipengele S.O.
Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, H (isipokuwa hidridi) +1
Be, Mg, Ca, Sr, Ba +2
Halojeni katika galidi (MeHx -1) na hidrojeni katika hidridi (MeHx) -1
O (isipokuwa peroksidi) -2
Kwa kutumia habari hii, unaweza kuhesabu S.O. atomi nyingine katika misombo, kwa kuzingatia hilo JUMLA YA ALGEBRAIKI YA DARAJA ZA OXIDATION ZA ATOMU ZOTE KATIKA KIWANGO DAIMA HUWA SAWA NA SIFURI, NA KATIKA IONI TATA - KWA UTOZAJI WA IONI.
Kwa mfano, katika misombo FeO, NaFeO 2, K 2 FeO 4 C.O. atomi ya chuma itakuwa +2, +3, +6, kwa mtiririko huo, kwa sababu S.O. atomi ya oksijeni ni -2, sodiamu na potasiamu - +1, na jumla ya algebra S.O. ya atomi zote ni sifuri:
Fe +2 O -2 Na + Fe +3 O 2 -2 K 2 + Fe +6 O 4 -2
2 +(-2)=0 +1+3+2(-2)=0 +1·2+6+4(-2)=0.
Valence hufafanuliwa kama nambari vifungo vya kemikali, inayoundwa na atomi fulani katika kiwanja.
Katika hali rahisi zaidi, valence ya atomi ya kipengele imedhamiriwa na idadi ya elektroni ambazo hazijaunganishwa ndani yake ambazo huenda kuunda jozi za elektroni za kawaida. Kwa mfano, katika misombo HC1, CH 4, H 2 S, valence ni: C1 - I, C - IV, S - II, kwa sababu mawasiliano katika molekuli hufanywa kwa sababu ya jozi moja, nne na mbili za elektroni kwenye atomi inayolingana (jozi ya elektroni uwakilishi wa picha inavyoonyeshwa na dashi).
H―Cl, H―S―H, N
ZOEZI 2. Amua hali ya oxidation ya atomi ya kipengele kilichopigiwa mstari katika molekuli au ioni uliyopewa:
K Mhe O4, H N O2, P O 4 3-, Cr 2 O 3 . KATIKA mfano wa mwisho Pia tambua thamani ya kipengele kilichopigiwa mstari (onyesha idadi ya vifungo vya kemikali vinavyoundwa na atomi iliyotolewa ya kipengele kwenye kiwanja).
JIBU: Ili kuamua S.O. vipengele vilivyopigiwa mstari katika mifano iliyotolewa KMnO 4, HNO 2, Cr 2 O 3, tunaonyesha S.O. atomi nyingine zote katika misombo na, kwa kukokotoa jumla yao ya aljebra, tunapata S.O. kipengele kilichopigiwa mstari kama thamani sawa na kinyume katika ishara ya jumla ya aljebra S.O. atomi nyingine zote.
Katika K +1 MnO 4 -2 jumla ya aljebra S.O. ni sawa na -7, kwa hiyo S.O. manganese ni +7; katika H +1 NO 2 -2, akisababu vile vile, S.O. nitrojeni ni +3; katika Cr 2 O 3 -2 S.O. chromium ni +3.
Katika PO 4 3- ion, ni muhimu kuamua CO. fosforasi. Jumla ya hali zote za uoksidishaji wa atomi katika ioni lazima iwe sawa na malipo ya ioni. Kisha, ikimaanisha S.O. fosforasi kupitia x na kuzidisha hali ya oxidation ya oksijeni (-2) kwa idadi ya atomi zake, tunaunda equation.
x + (-2) 4 = -3, kwa hivyo x = +5.
Katika molekuli ya Cr 2 O 3, chromium ni trivalent, i.e. idadi ya vifungo vya kemikali vinavyoundwa na chromium ni 3:
Katika iliyotolewa fomula ya picha jozi ya elektroni dhamana ya ushirikiano inavyoonyeshwa na dashi.
KAZI 2(kwa kujizuia) Amua S.O. kipengele kilichopigiwa mstari katika mifano ifuatayo:
a) K 2 MnO 4, CrO 2 -, SnCl 4; b) HVO 3, CrO 4 2-, CuI 2;
c) Na 2 CO 3, PO 3 3-, Fe 2 (SO 4) 3; d) K 2 Cr 2 O 7, NO 3 -, NH 4 OH;
e) NH 4 NO 3, CO 3 2-, SnCl 4; e) KNO 2, SO 4 2-, FeCO 3;
g) NiSO 4, AlO 2 -, Fe(OH) 3; h) K 2 SO 3, SnO 3 2-, CaF 2;
i) MnO 2, SnO 2 2-, Fe 2 O 3.
Katika kila mfano wa mwisho wa kazi, pia tambua uhalali wa kipengele kilichopigiwa mstari (onyesha idadi ya vifungo vya kemikali vinavyoundwa na atomi iliyotolewa ya kipengele katika kiwanja).
Miitikio ya kupunguza oksidi (ORR) ni miitikio inayoambatana na mabadiliko katika hali ya oxidation ya vipengele kutokana na kuhama au mpito kamili wa elektroni kutoka atomi moja au ioni hadi nyingine. Oxidation - mchakato wa kutoa elektroni kwa atomi, molekuli au ion; kupona- mchakato wa kuongeza elektroni kwa atomi, molekuli au ioni. Oxidation na kupunguza ni michakato inayohusiana ambayo hutokea wakati huo huo. Wakala wa vioksidishaji wanaweza kuwa atomi na molekuli za baadhi zisizo za metali; ions tata na molekuli zenye atomi ya vipengele katika juu au moja ya juu oxidation majimbo MnO 4 -, NO 3 -, SO 4 2-, Cr 2 O 7 2-, ClO 3 -, PbO 2, nk; ioni za chuma zenye chaji (Fe 3+, Au 3+, Ag +, Sn 4+, Hg 2+, nk). Wakala wa kawaida wa kupunguza ni karibu metali zote na zingine zisizo za metali (C, H 2, nk) katika hali ya bure; ioni zisizo za chuma zilizoshtakiwa vibaya (S 2-, I -, nk), cations ambazo hali ya oxidation inaweza kuongezeka (Sn 2+, Fe 2+, Cu +, nk). Ikiwa dutu ina kipengele katika hali ya kati ya oxidation, basi, kulingana na hali ya mmenyuko, inaweza kuwa wakala wa oxidizing na wakala wa kupunguza. Kwa mfano, nitriti ya potasiamu mbele ya wakala wa oksidi kali huonyesha mali ya kurejesha, oksidi hadi nitrati
3KNO 2 + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3KNO 3 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O
Wakati wa kuingiliana na wakala wa kupunguza, kinyume chake, inaonyesha mali ya oxidizing
2KNO 2 + 2KI + 2H 2 SO 4 = 2NO + I 2 + 2K 2 SO 4 + 2H 2 O
Uwili huu wa redox pia ni tabia ya H 2 O 2, H 2 SO 3 (na chumvi zake), nk.
Kuchora milinganyo ya OVR.
Njia usawa wa elektroniki inategemea ulinganisho wa hali ya oxidation ya atomi katika dutu ya awali na ya mwisho. Inategemea kanuni kwamba idadi ya elektroni iliyotolewa na wakala wa kupunguza lazima iwe sawa na idadi ya elektroni zilizoongezwa na wakala wa oxidizing.
Hebu fikiria njia hii juu ya majibu ya sulfidi hidrojeni na permanganate ya potasiamu katika mazingira ya tindikali.
H 2 S + KMnO 4 + H 2 SO 4 = S + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
Kisha tunaamua mabadiliko katika hali ya oxidation ya atomi
H 2 S -2 + KMn +7 O 4 + H 2 SO 4 = S 0 + Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
Hii inaonyesha kwamba hali ya oxidation inabadilika kwa sulfuri na manganese
S -2 – 2 e = S 5
Mn +7 + 5 e = Mn +2 2
Tunapata mgawo wa wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza, na kisha kwa viitikio vingine. Kutoka kwa equations za elektroniki ni wazi kwamba tunahitaji kuchukua molekuli 5 H 2 S na molekuli 2 KMnO 4, kisha tunapata atomi 5 na molekuli 2 MnSO 4. Kwa kuongeza, kutokana na kulinganisha kwa atomi kwenye pande za kushoto na za kulia za equation, tunaona kwamba molekuli 1 ya K 2 SO 4 na molekuli 8 za maji pia huundwa.
Equation ya mwisho ya majibu itakuwa:
5H 2 S + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5S + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
Usahihi wa equation huangaliwa kwa kuhesabu atomi za kila kipengele kwenye pande za kushoto na za kulia za equation.
Kazi ya maabara. Athari za Redox Jaribio la 1. Sifa za oksidi za kMnO4 katika midia mbalimbali.
Weka matone 3 ya suluhisho la KMnO 4 kwenye flasks tatu za conical. Kisha ongeza matone 2 ya suluhisho la 2 N kwa la kwanza. H 2 SO 4, katika pili - 2 matone ya maji distilled, katika tatu - 2 matone ya ufumbuzi NaOH, kisha kuongeza Na 2 SO 3 ufumbuzi kushuka kwa tone katika kila tube mtihani mpaka rangi ya ufumbuzi mabadiliko. KMnO 4 inafanyaje kazi katika tindikali, upande wowote na mazingira ya alkali?
KMnO 4 + Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 MnSO 4 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
KMnO 4 + Na 2 SO 3 + H 2 O MnO 2 + Na 2 SO 4 + KOH
KMnO 4 + Na 2 SO 3 + NaOH Na 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
Jaribio la 2. Mali ya oxidative ya dichromate ya potasiamu .
Mimina matone 3-4 ya suluhisho la K 2 Cr 2 O 7 kwenye zilizopo mbili za mtihani, ongeza matone 3-4 ya 2 N kwenye moja ya zilizopo za mtihani. Suluhisho la H 2 SO 4, ndani ya lingine - matone 3-4 ya 2 N. suluhisho la alkali. Angalia mabadiliko ya rangi ya suluhisho kwenye bomba la pili la majaribio. Ongeza sulfite ya sodiamu kwenye mirija yote ya majaribio. Toa maelezo kwa matukio yaliyozingatiwa.
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + Na 2 SO 3 Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Tambua hali ya oxidation kwa vipengele vyote, panga coefficients katika milinganyo ya majibu.
Jaribio la 3. Kupunguza dichromate ya potasiamu .
Mimina matone 5-6 ya suluhisho la dichromate ya potasiamu kwenye bomba la majaribio, ongeza matone 2-3 ya asidi ya sulfuriki na kuongeza fuwele chache za sulfidi ya potasiamu. Tikisa yaliyomo kwenye bomba la mtihani. Angalia mabadiliko ya rangi.
Jaribio la 4. Redox mali ya misombo ya chuma ( III )
Mimina matone 4-5 ya suluhisho la KMnO 4 na matone 1-2 ya H 2 SO 4 kwenye bomba la majaribio, ongeza chuma (II) suluhisho la sulfate kushuka kwa tone hadi suluhisho libadilike.
Mimina matone 4-5 ya suluhisho la kloridi ya feri na matone 1-2 ya suluhisho la iodidi ya potasiamu kwenye bomba la majaribio. Kumbuka mabadiliko ya rangi ya suluhisho. Ongeza matone 1-2 ya suluhisho linalosababishwa ndani ya bomba la mtihani na matone 7-8 ya wanga. Tambua kiwango cha oxidation kwa vipengele vyote, panga coefficients katika milinganyo ya majibu.
KMnO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 MnSO 4 + Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O
FeCl 3 +KI FeCl 2 +KCl+I 2
Jaribio la 5. Autoxidation na kujiponya (kutokuwa na uwiano) wa sulfite ya sodiamu.
Weka fuwele 2-3 Na 2 SO 3 kwenye mirija miwili ya majaribio ya silinda. Acha bomba moja la majaribio kama kidhibiti. Salama ya pili katika tripod na joto kwa dakika 5-6. Ruhusu bomba la majaribio lipoe. Ongeza 2-3 ml ya maji yaliyosafishwa kwenye mirija yote ya majaribio na koroga na vijiti vya glasi hadi chumvi kwenye mirija ya majaribio itayeyuka. Ongeza 2-3 ml ya suluhisho la CuSO 4 kwa kila bomba la majaribio. Kumbuka rangi ya sediments katika mirija ya majaribio. Jinsi ya kuelezea tofauti katika rangi? Mvua nyeusi iliyopatikana kwenye bomba la pili la majaribio ni sulfidi ya shaba. Ni bidhaa gani ya ukaushaji wa salfati ya sodiamu na salfati ya shaba ilitoa mvua hii? Andika equation kwa mmenyuko wa mtengano wa sulfite ya sodiamu, ukizingatia kwamba bidhaa ya pili ya calcination ni sulfite ya sodiamu.
Na 2 SO 3 + H 2 O + CuSO 4 H 2 SO 4 + Cu 2 O + NaOH
Tambua kiwango cha oxidation kwa vipengele vyote, panga coefficients katika milinganyo ya majibu.
Jaribio la 6. Mali ya oxidative ya peroxide ya hidrojeni .
Ongeza matone 3-4 ya 2 N H 2 SO 4 kwenye tube ya mtihani na matone 5-6 ya ufumbuzi wa KI na kisha kuongeza H 2 O 2 ufumbuzi kushuka kwa tone mpaka rangi ya njano inaonekana. Ili kugundua iodini katika suluhisho, ongeza matone machache ya klorofomu au benzene kwenye bomba la majaribio. Andika mlingano wa majibu.
KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 I 2 + H 2 O + K 2 SO 4
Tambua kiwango cha oxidation kwa vipengele vyote, panga coefficients katika milinganyo ya majibu.
Jaribio la 7. Kupunguza mali ya peroxide ya hidrojeni.
Ongeza matone 3-4 ya 2 N H 2 SO 4 na matone 5-6 ya peroxide ya hidrojeni kwenye tube ya mtihani na matone 5-6 ya KMnO 4 na joto. Nini kinaendelea? Andika equation kwa majibu, ukizingatia kwamba peroxide ya hidrojeni inaoksidishwa kwa oksijeni.
KMnO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 MnSO 4 + O 2 + K 2 SO 4 + H 2 O
Tambua kiwango cha oxidation kwa vipengele vyote, panga coefficients katika milinganyo ya majibu.
Jaribio la 8. Oxidation ya shaba na asidi ya nitriki.
Weka kipande cha waya wa shaba ndani ya bomba la mtihani na kuongeza matone 5-6 ya 0.2 N HNO 3. Kumbuka mabadiliko ya gesi, kufutwa kwa shaba, na mabadiliko ya rangi ya ufumbuzi. Andika milinganyo ya kielektroniki kwa majibu, ukionyesha wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza. Tambua kiwango cha oxidation kwa vipengele vyote, panga coefficients katika milinganyo ya majibu.
Cu + HNO 3 Cu(NO 3) 2 + NO + H 2 O
Maswali ya kudhibiti
1. Ni ipi kati ya athari zifuatazo ni athari za redox:
a) Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 b) Fe 2 O 3 + CO = 2FeO + CO 2
c) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O
2. Amua wakala wa kuongeza vioksidishaji na wakala wa kupunguza na uchague mgawo katika miitikio ifuatayo ya kupunguza oksidi:
a) Na 2 SO 3 + I 2 + H 2 O = Na 2 SO 4 + HI b) S + HNO 3 = H 2 SO 4 + NO
3. Vyuma vina hali ya oxidation +2 katika misombo: Cu, Al, Zn, Sn, Pb, Cr, Fe, Mn.
4. Vyuma vina hali ya oxidation ya +3 katika misombo: Cu, Al, Zn, Sn, Pb, Cr, Fe, Mn.
5. Vyuma vina hali ya oksidi ya +1: Cu, Al, Zn, Sn, Pb, Cr, Fe, Mn, Na, Ca, Ag
Wakala wa oksidi ni chembe (atomi, molekuli au ioni) ambazo kukubali elektroni wakati wa mmenyuko wa kemikali. Katika kesi hii, hali ya oxidation ya wakala wa oksidi huenda chini. Wakala wa oksidi zinarejeshwa.
Warejeshaji ni chembe (atomi, molekuli au ioni) ambazo kuchangia elektroni wakati wa mmenyuko wa kemikali. Katika kesi hii, hali ya oxidation ya wakala wa kupunguza hupanda. Wapunguzaji katika kesi hii oksidi.
Kemikali zinaweza kugawanywa katika mawakala wa kawaida wa oksidi, mawakala wa kawaida wa kupunguza, na vitu vinavyoweza kuonyeshwa wote vioksidishaji na kupunguza mali. Dutu zingine hazionyeshi kabisa shughuli ya redox.
KWA mawakala wa kawaida wa oksidi ni pamoja na:
- vitu rahisi-sio chuma na wenye nguvu zaidi mali ya oksidi(florini F2, oksijeni O2, klorini Cl2);
- ionimetali au zisizo za metali Na hali ya juu chanya (kawaida ya juu) ya oxidation : asidi (HN +5 O 3, HCl +7 O 4), chumvi (KN +5 O 3, KMn +7 O 4), oksidi (S +6 O 3, Cr +6 O 3)
- misombo yenye baadhi cations za chuma kuwa na hali ya juu ya oxidation: Pb 4+, Fe 3+, Au 3+, n.k.
Wakala wa kawaida wa kupunguza - hii ni, kama sheria:
- vitu rahisi - metali(uwezo wa kupunguza wa metali imedhamiriwa na idadi ya shughuli za electrochemical);
- vitu tata ambavyo vina atomi au ioni za metali zisizo na hali ya oksidi hasi (kawaida ya chini kabisa).: misombo ya hidrojeni ya binary (H 2 S, HBr), chumvi asidi isiyo na oksijeni(K 2 S, NaI);
- baadhi ya misombo yenye cations na ndogo shahada chanya oxidation(Sn 2+, Fe 2+, Cr 2+), ambayo, ikitoa elektroni, inaweza kuongeza hali yao ya oxidation;
- misombo yenye ions changamano inayojumuisha zisizo za metali zilizo na hali ya kati ya oksidi chanya(S +4 O 3) 2–, (НР +3 O 3) 2–, ambayo vipengele vinaweza, kwa kutoa elektroni, kuongeza hali yake nzuri ya oxidation.
Dutu zingine nyingi zinaweza kuonyesha wote vioksidishaji na kupunguza mali.
Vioksidishaji wa kawaida na mawakala wa kupunguza hutolewa katika meza.
KATIKA mazoezi ya maabara zinazotumika zaidi ni zifuatazo mawakala wa vioksidishaji :
permanganate ya potasiamu (KMnO 4);
dichromate ya potasiamu (K 2 Cr 2 O 7);
asidi ya nitriki (HNO 3);
kujilimbikizia asidi ya sulfuriki(H 2 SO 4);
peroxide ya hidrojeni (H 2 O 2);
oksidi za manganese (IV) na risasi (IV) (MnO 2, PbO 2);
nitrati ya potasiamu iliyoyeyuka (KNO 3) na kuyeyuka kwa nitrati zingine.
KWA wafanyakazi wa kurejesha , ambayo inatumika V mazoezi ya maabara kuhusiana:
- magnesiamu (Mg), alumini (Al), zinki (Zn) na metali nyingine zinazofanya kazi;
- hidrojeni (H 2) na kaboni (C);
- iodidi ya potasiamu (KI);
- sulfidi ya sodiamu (Na 2 S) na sulfidi hidrojeni (H 2 S);
- sulfite ya sodiamu (Na 2 SO 3);
- kloridi ya bati (SnCl 2).
Uainishaji wa athari za redox
Miitikio ya redoksi kawaida hugawanywa katika aina nne: athari za intermolecular, intramolecular, disproportionation (auto-oxidation-self-reduction), na athari za kukabiliana na disproportionation.
Athari za kiingilizi kutokea kwa mabadiliko katika hali ya oxidation vipengele tofauti kutoka vitendanishi tofauti. Kwa kesi hii, bidhaa mbalimbali za oxidation na kupunguza .
2Al 0 + Fe +3 2 O 3 → Al +3 2 O 3 + 2Fe 0,
C 0 + 4HN +5 O 3 (conc) = C +4 O 2 + 4N +4 O 2 + 2H 2 O.
Athari za intramolecular - haya ni majibu ambayo vipengele tofauti kutoka reagent moja enda kwa bidhaa tofauti, kwa mfano:
(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 → N 2 0 + Cr +3 2 O 3 + 4 H 2 O,
2 NaN +5 O -2 3 → 2 NaN +3 O 2 + O 0 2 .
Miitikio isiyo na uwiano (auto-oxidation-self-healing) ni athari ambapo wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza kipengele sawa cha reagent sawa, ambayo kisha inageuka bidhaa mbalimbali:
3Br 2 + 6 KOH → 5KBr + KBrO 3 + 3 H 2 O,
Uwiano (mawiano, kukabiliana na kutofautiana ) ni miitikio ambamo wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza huwa kipengele sawa, yupi kati ya vitendanishi tofauti inaingia moja bidhaa. Mwitikio ni kinyume cha kutokuwa na uwiano.
2H 2 S -2 + S +4 O 2 = 3S + 2H 2 O
Sheria za msingi za kuunda athari za redox
Athari za redox zinaambatana na michakato ya oxidation na kupunguza:
Uoksidishaji ni mchakato wa kutoa elektroni na wakala wa kupunguza.
Ahueni ni mchakato wa kupata elektroni kwa wakala wa vioksidishaji.
Kioksidishaji inarejeshwa, na wakala wa kupunguza huweka oksidi .
Katika athari za redox huzingatiwa usawa wa elektroniki: Idadi ya elektroni ambazo wakala wa kinakisishaji hutoa ni sawa na idadi ya elektroni ambazo wakala wa vioksidishaji hupata. Ikiwa salio limechorwa vibaya, hutaweza kuunda OVR changamano.
Njia kadhaa za kuunda athari za redox (ORR) hutumiwa: njia ya usawa wa elektroni, njia ya usawa wa elektroni (njia ya athari ya nusu) na zingine.
Hebu tuangalie kwa karibu njia ya usawa wa elektroniki .
Ni rahisi sana "kutambua" ORR - inatosha kupanga majimbo ya oksidi katika misombo yote na kuamua kuwa atomi hubadilisha hali ya oxidation:
K + 2 S -2 + 2K + Mn +7 O -2 4 = 2K + 2 Mn +6 O -2 4 + S 0
Tunaandika kando atomi za vitu vinavyobadilisha hali ya oksidi, katika hali KABLA ya athari na BAADA ya athari.
Hali ya oxidation inabadilishwa na atomi za manganese na sulfuri:
S -2 -2e = S 0
Mn +7 + 1e = Mn +6
Manganese inachukua elektroni 1, salfa hutoa elektroni 2. Katika kesi hii, ni muhimu kuzingatia usawa wa kielektroniki. Kwa hiyo, ni muhimu kuongeza mara mbili idadi ya atomi za manganese, na kuacha idadi ya atomi za sulfuri bila kubadilika. Tunaonyesha migawo ya usawa kabla ya vitendanishi na kabla ya bidhaa!
Mpango wa kuandaa milinganyo ya OVR kwa kutumia mbinu ya mizani ya kielektroniki:
Makini! Kunaweza kuwa na vioksidishaji au vipunguzaji kadhaa katika mmenyuko. Mizani lazima itengenezwe ili Jumla ya nambari elektroni zilizotolewa na kupokea zilikuwa sawa.
Mifumo ya jumla ya athari za redox
Bidhaa za athari za redox mara nyingi hutegemea masharti ya mchakato. Hebu tuzingatie sababu kuu zinazoathiri mwendo wa athari za redox.
Jambo la wazi zaidi la kuamua ni mazingira ya suluhisho la majibu -. Kwa kawaida (lakini si lazima), dutu inayofafanua kati imeorodheshwa kati ya vitendanishi. Chaguzi zifuatazo zinawezekana:
- shughuli ya oksidi inaimarishwa katika mazingira ya tindikali zaidi na wakala wa vioksidishaji hupunguzwa kwa undani zaidi(kwa mfano, permanganate ya potasiamu, KMnO 4, ambapo Mn +7 katika mazingira ya tindikali hupunguzwa hadi Mn +2, na katika mazingira ya alkali - hadi Mn +6);
- shughuli ya oksidi huongezeka katika mazingira ya alkali zaidi, na wakala wa oksidi hupunguzwa zaidi (kwa mfano, nitrati ya potasiamu KNO 3, ambapo N +5, wakati wa kuingiliana na wakala wa kupunguza katika mazingira ya alkali, hupunguzwa hadi N -3);
- au wakala wa vioksidishaji ni kivitendo si chini ya mabadiliko katika mazingira.
Mazingira ya mmenyuko hufanya iwezekanavyo kuamua muundo na aina ya kuwepo kwa bidhaa zilizobaki za OVR. Kanuni ya msingi ni kwamba bidhaa zinaundwa ambazo haziingiliani na reagents!
Kumbuka! E Ikiwa kati ya suluhisho ni tindikali, basi besi haziwezi kuwepo kati ya bidhaa za majibu na oksidi za msingi, kwa sababu huguswa na asidi. Na, kinyume chake, katika mazingira ya alkali malezi ya asidi ni kutengwa na oksidi ya asidi. Hii ni moja ya makosa ya kawaida na makubwa zaidi.
Mwelekeo wa mtiririko wa OVR pia huathiriwa na asili ya dutu inayohusika. Kwa mfano, wakati wa kuingiliana asidi ya nitriki HNO 3 na mawakala wa kupunguza kuna muundo - zaidi ya shughuli za wakala wa kupunguza, nitrojeni zaidi N +5 hupunguzwa.
Wakati wa kuongezeka joto ODD nyingi huelekea kuwa kali zaidi na zaidi.
KATIKA athari tofauti muundo wa bidhaa mara nyingi huathiriwa kiwango cha kusaga imara . Kwa mfano, zinki ya unga na asidi ya nitriki huunda bidhaa fulani, wakati zinki za granulated huunda tofauti kabisa. Vipi shahada zaidi kusaga reagent, shughuli zake ni kubwa zaidi, kawaida.
Hebu tuangalie mawakala wa kawaida wa vioksidishaji wa maabara.
Miradi ya kimsingi ya athari za redox
Mpango wa kurejesha permanganate
Permanganate ina wakala wa vioksidishaji wenye nguvu - manganese katika hali ya oksidi +7. Chumvi za manganese +7 rangi kwenye suluhisho urujuani rangi.
Permanganate, kulingana na mazingira ya ufumbuzi wa mmenyuko, hupunguzwa kwa njia tofauti.
KATIKA mazingira ya tindikali ahueni hutokea kwa undani zaidi, kwa Mb 2+. Oksidi ya manganese katika hali ya oksidi ya +2 inaonyesha sifa za kimsingi, kwa hivyo ndani mazingira ya tindikali chumvi huundwa. Chumvi za manganese +2 isiyo na rangi. KATIKA suluhisho la upande wowote manganese hupunguzwa kwa hali ya oxidation +4 , na elimu oksidi ya amphoteric MnO 2 — kahawia hupita bila kuyeyuka katika asidi na alkali. KATIKA alkali mazingira, manganese hurejeshwa kidogo - kwa karibu hali ya oxidation +6 . Misombo ya manganese +6 huonyesha mali ya asidi na kuunda chumvi katika mazingira ya alkali - manganeti. Manganeti hutoa kwa suluhisho rangi ya kijani .
Hebu tuchunguze mwingiliano wa permanganate ya potasiamu KMnO 4 na sulfidi ya potasiamu katika vyombo vya habari vya asidi, neutral na alkali. Katika athari hizi, bidhaa ya oksidi ya ioni ya sulfidi ni S0.
5 K 2 S + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 = 5 S + 2 MnSO 4 + 6 K 2 SO 4 + 8 H 2 O,
3 K 2 S + 2 KMnO 4 + 4 H 2 O = 2 MnO 2 ↓ + 3 S↓ + 8 KOH,
Makosa ya kawaida katika mmenyuko huu ni kuonyesha mwingiliano wa sulfuri na alkali katika bidhaa za majibu. Hata hivyo, sulfuri huingiliana na alkali chini ya hali mbaya (joto la juu), ambayo hailingani na hali ya mmenyuko huu. Katika hali ya kawaida Itakuwa sahihi kuonyesha sulfuri ya molekuli na alkali tofauti, na sio bidhaa za mwingiliano wao.
K 2 S + 2 KMnO 4 –(KOH)= 2 K 2 MnO 4 + S↓
Ugumu pia hutokea wakati wa kuunda majibu haya. Jambo ni kwamba katika kwa kesi hii kuandika molekuli ya kati (KOH au alkali nyingine) katika vitendanishi haihitajiki ili kusawazisha majibu. Alkali inashiriki katika majibu na huamua bidhaa ya kupunguzwa kwa permanganate ya potasiamu, lakini vitendanishi na bidhaa husawazishwa bila ushiriki wake. Kitendawili hiki kinachoonekana kinaweza kutatuliwa kwa urahisi ikiwa tutakumbuka hilo mmenyuko wa kemikali- hii ni rekodi ya masharti ambayo haionyeshi kila mchakato unaoendelea, lakini ni maonyesho tu ya jumla ya michakato yote. Jinsi ya kuamua hii mwenyewe? Ikiwa unafuata mpango wa classical - usawa - coefficients ya usawa - usawa wa chuma, basi utaona kwamba metali ni sawa na coefficients ya usawa, na kuwepo kwa alkali upande wa kushoto wa equation ya majibu itakuwa superfluous.
Permanganate oksidi:
- zisizo za metali na hali mbaya ya oxidation kwa vitu rahisi (na hali ya oxidation 0), isipokuwa — fosforasi, arseniki - hadi +5 ;
- zisizo za metali na hali ya kati ya oxidation kabla shahada ya juu oxidation;
- metali hai chanya thabiti kiwango cha oxidation ya chuma.
KMnO 4 + neMe (d.o. ya chini kabisa) = neMe 0 + bidhaa zingine
KMnO 4 + neMe (d.o. kati) = neMe (d.o. ya juu) + bidhaa zingine
KMnO 4 + Me 0 = Me (s.o. imara) + bidhaa zingine
KMnO 4 + P -3 , As -3 = P +5 , As +5 + bidhaa zingine
Mpango wa uokoaji wa Chromate/bichromate
Kipengele maalum cha chromium na valency VI ni kwamba huunda aina 2 za chumvi ndani ufumbuzi wa maji: kromati na dikromati, kulingana na mazingira ya suluhisho. Chromati za chuma zinazofanya kazi (kwa mfano, K 2 CrO 4) ni chumvi ambazo hazijabadilika alkali mazingira. Dichromates (bichromates) ya metali hai (kwa mfano, K 2 Cr 2 O 7) - chumvi, imara katika mazingira ya tindikali .
Michanganyiko ya Chromium(VI) imepunguzwa hadi misombo ya chromium(III). . Misombo ya Chromium Cr +3 ni ya amphoteric, na kulingana na mazingira ya suluhisho inapatikana katika suluhisho aina mbalimbali: katika mazingira ya tindikali katika fomu chumvi(misombo ya amphoteric huunda chumvi wakati wa kuingiliana na asidi), in mazingira ya upande wowote- isiyoyeyuka hidroksidi ya amphoteric kromiamu (III) Cr(OH) 3 , na katika mazingira ya alkali misombo ya chromium (III) huunda chumvi tata, Kwa mfano, potasiamu hexahydroxochromate (III) K 3 .
Misombo ya Chromium VI oksidi:
- zisizo za metali V shahada hasi uoksidishaji kwa vitu rahisi (na hali ya oxidation 0), isipokuwa — fosforasi, arseniki - hadi +5;
- zisizo za metali katika hali ya oxidation ya kati kwa kiwango cha juu cha oxidation;
- metali hai kutoka kwa vitu rahisi (hatua ya oxidation 0) hadi misombo na chanya thabiti kiwango cha oxidation ya chuma.
Chromate/bichromate + NeMe (negative d.o.) = NeMe 0 + bidhaa zingine
Chromate/bichromate + neMe (d.o. chanya cha kati) = neMe (d.o. ya juu) + bidhaa zingine
Chromate/bichromate + Me 0 = Me (d.o. thabiti) + bidhaa zingine
Chromate/bichromate + P, Kama (d.o. hasi) = P, As +5 + bidhaa zingine
Mtengano wa nitrati
Chumvi za nitrate zina nitrojeni katika hali ya oksidi +5 - nguvu kioksidishaji. Nitrojeni kama hiyo inaweza kuongeza oksijeni (O -2). Hii hutokea wakati nitrati inapokanzwa. Mara nyingi, oksijeni ni oxidized kwa hali ya oxidation 0, i.e. kabla molekuli oksijeni O2 .
Kulingana na aina ya chuma inayotengeneza chumvi, mtengano wa joto (joto) wa nitrati hutoa. bidhaa mbalimbali: Kama chuma hai(katika safu ya shughuli za kielektroniki kuna kwa magnesiamu), basi nitrojeni hupunguzwa hadi hali ya oxidation +3, na wakati wa kuoza chumvi za nitriti na oksijeni ya molekuli huundwa .
Kwa mfano:
2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2 .
Metali zinazofanya kazi hutokea kwa asili kwa namna ya chumvi (KCl, NaCl).
Ikiwa chuma iko katika mfululizo wa shughuli za electrochemical kulia kwa magnesiamu na kushoto ya shaba (pamoja na magnesiamu na shaba) , basi juu ya kuharibika hutengenezwa oksidi ya chuma katika hali ya oxidation thabiti, oksidi ya nitriki (IV)(gesi ya kahawia) na oksijeni. Oksidi ya chuma pia huunda wakati wa mtengano nitrati ya lithiamu .
Kwa mfano, mtengano nitrati ya zinki:
2Zn(NO 3) 2 → 2ZnО + 4NO 2 + O 2 .
Metali ya shughuli za kati mara nyingi hupatikana katika asili kwa namna ya oksidi (Fe 2 O 3, Al 2 O 3, nk).
Ioni metali, iko katika mfululizo wa shughuli za electrochemical kwa haki ya shaba ni vioksidishaji vikali. Katika mtengano wa nitrati wao, kama N +5, hushiriki katika oxidation ya oksijeni na hupunguzwa kwa vitu rahisi, i.e. chuma huundwa na gesi hutolewa - oksidi ya nitriki (IV) na oksijeni .
Kwa mfano, mtengano nitrati ya fedha:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2.
Metali zisizotumika hutokea kwa asili kama vitu rahisi.
Baadhi ya tofauti!
Mtengano nitrati ya ammoniamu :
Molekuli ya nitrati ya ammoniamu ina wakala wa oksidi na wakala wa kupunguza: nitrojeni katika hali ya -3 ya oxidation huonyesha sifa za kupunguza tu, wakati nitrojeni katika hali ya oxidation ya +5 inaonyesha sifa za oksidi pekee.
Inapokanzwa, nitrati ya ammoniamu hutengana. Kwa joto hadi 270 o C, huunda oksidi ya nitriki (I)("gesi inayocheka") na maji:
NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O
Huu ni mfano wa majibu kukabiliana na kutofautiana .
Hali ya uoksidishaji wa nitrojeni ni maana ya hesabu ya hali ya oxidation ya atomi za nitrojeni katika molekuli ya awali.
Pamoja na zaidi joto la juu Oksidi ya nitriki (I) hutengana na kuwa vitu rahisi - naitrojeni Na oksijeni:
2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O
Katika mtengano nitriti ya ammoniamu NH4NO2 kukabiliana na usawa pia hutokea.
Hali ya oxidation inayotokana ya nitrojeni pia ni sawa na maana ya hesabu ya hali ya oxidation ya atomi za nitrojeni za awali - wakala wa oksidi N +3 na wakala wa kupunguza N -3.
NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O
Mtengano wa joto manganese (II) nitrati ikifuatana na oxidation ya chuma:
Mn(NO 3) 2 = MnO 2 + 2NO 2
Iron(II) nitrate katika joto la chini hutengana na kuwa oksidi ya chuma (II); inapokanzwa, chuma huoksidishwa hadi hali ya oksidi +3:
2Fe(NO 3) 2 → 2FeO + 4NO 2 + O 2 kwa 60°C
4Fe(NO 3) 2 → 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 kwa >60°C
Nickel (II) nitrati
hutengana hadi nitriti inapokanzwa.
Mali ya oxidative ya asidi ya nitriki
Asidi ya nitriki HNO 3 wakati wa kuingiliana na metali ni kivitendo kamwe haitoi hidrojeni , tofauti na asidi nyingi za madini.
Hii ni kutokana na ukweli kwamba asidi ina wakala wa oksidi kali sana - nitrojeni katika hali ya oxidation +5. Wakati wa kuingiliana na mawakala wa kupunguza - metali, bidhaa mbalimbali za kupunguza nitrojeni huundwa.
Asidi ya nitriki + chuma = chumvi ya chuma + bidhaa ya kupunguza nitrojeni + H 2 O
Asidi ya nitriki ikipunguzwa inaweza kubadilika kuwa oksidi ya nitrojeni (IV) NO 2 (N +4); oksidi ya nitriki (II) NO (N +2); oksidi ya nitriki (I) N 2 O ("gesi ya kucheka"); nitrojeni ya molekuli N 2; nitrati ya ammoniamu NH 4 NO 3. Kama sheria, mchanganyiko wa bidhaa huundwa na predominance ya mmoja wao. Nitrojeni hupunguzwa hadi hali ya oksidi kutoka +4 hadi -3. Ya kina cha kurejesha inategemea hasa kwa asili ya wakala wa kupunguza Na juu ya mkusanyiko wa asidi ya nitriki . Kanuni inafanya kazi: kadiri mkusanyiko wa asidi unavyopungua na kadiri shughuli ya chuma inavyozidi kuongezeka, ndivyo nitrojeni inavyopokea elektroni, na bidhaa zilizopunguzwa zaidi huundwa..
Baadhi ya kanuni zitakuruhusu kuamua kwa usahihi bidhaa kuu ya kupunguzwa kwa asidi ya nitriki na metali katika majibu:
- juu ya hatua punguza sana asidi ya nitriki juu metali kawaida huundwa nitrati ya ammoniamu NH 4 NO 3;
Kwa mfano, mmenyuko wa zinki na asidi ya nitriki iliyopunguzwa sana:
4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
- asidi ya nitriki iliyokolea kwenye baridi passivates baadhi ya metali - chromium Cr, alumini Al na chuma Fe . Wakati suluhisho linapokanzwa au kupunguzwa, majibu hutokea;
passivation ya chuma - huu ni uhamishaji wa uso wa chuma kuwa hali isiyofanya kazi kwa sababu ya malezi kwenye uso wa chuma wa tabaka nyembamba za misombo ya inert, katika kesi hii hasa oksidi za chuma ambazo hazifanyi na asidi ya nitriki iliyokolea.
- Asidi ya nitriki haifanyiki na metali za kikundi kidogo cha platinamu — dhahabu Au, platinamu Pt, na paladiamu Pd;
- wakati wa kuingiliana asidi iliyokolea na no metali hai Na shughuli za metali za kati naitrojeni asidi hupunguzwa oksidi ya nitriki (IV) NO 2 ;
Kwa mfano, uoksidishaji wa shaba na asidi ya nitriki iliyokolea:
Cu+ 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
- wakati wa kuingiliana asidi ya nitriki iliyojilimbikizia na metali hai inaundwa Oksidi ya nitriki (I)N2O ;
Kwa mfano, uoksidishaji sodiamu kujilimbikizia asidi ya nitriki:
Na+ 10HNO 3 = 8NaNO 3 + N 2 O + 5H 2 O
- wakati wa kuingiliana punguza asidi ya nitriki na metali isiyofanya kazi (katika safu ya shughuli upande wa kulia wa hidrojeni) asidi hupunguzwa hadi oksidi ya nitriki (II) NO ;
- wakati wa kuingiliana punguza asidi ya nitriki na metali za shughuli za kati inaundwa ama oksidi ya nitriki (II) HAPANA, au oksidi ya nitriki N 2 O, au nitrojeni ya molekuli N 2 - kulingana na mambo ya ziada(shughuli za chuma, kiwango cha kusaga chuma, kiwango cha dilution ya asidi, joto).
- wakati wa kuingiliana punguza asidi ya nitriki na metali hai inaundwa nitrojeni ya molekuli N 2 .
Kwa takriban kuamua bidhaa za kupunguza asidi ya nitriki wakati wa kuingiliana na metali tofauti, napendekeza kutumia kanuni ya pendulum. Sababu kuu zinazobadilisha nafasi ya pendulum ni: mkusanyiko wa asidi na shughuli za chuma. Ili kurahisisha, tunatumia aina 3 za viwango vya asidi: kujilimbikizia (zaidi ya 30%), kuondokana (30% au chini), hupunguza sana (chini ya 5%). Tunagawanya metali kulingana na shughuli kuwa hai (kabla ya alumini), shughuli ya kati (kutoka alumini hadi hidrojeni) na isiyofanya kazi (baada ya hidrojeni). Tunapanga bidhaa za kupunguza asidi ya nitriki katika utaratibu wa kushuka wa hali ya oxidation:
NO2; HAPANA; N2O; N 2; NH4NO3
Zaidi ya kazi ya chuma, zaidi tunahamia kulia. Mkusanyiko wa juu au shahada kidogo dilution ya asidi, zaidi tunahamia upande wa kushoto.
Kwa mfano , kuingiliana asidi iliyokolea na chuma kisichofanya kazi cha shaba Cu. Kwa hiyo, tunahamia kwenye nafasi ya kushoto iliyokithiri, oksidi ya nitrojeni (IV), nitrati ya shaba na maji huundwa.
Mmenyuko wa metali na asidi ya sulfuriki
Punguza asidi ya sulfuriki huingiliana na metali kama kawaida asidi ya madini. Wale. huingiliana na metali ambazo ziko katika mfululizo wa voltages za electrochemical hadi hidrojeni. Wakala wa oxidizing hapa ni H + ions, ambayo hupunguzwa kwa hidrojeni ya molekuli H 2 . Katika kesi hii, metali ni oxidized, kama sheria, kwa kiwango cha chini kiwango cha oxidation.
Kwa mfano:
Fe + H 2 SO 4 (dil) = FeSO 4 + H 2
huingiliana na metali katika safu ya voltage kabla na baada ya hidrojeni.
H 2 SO 4 (conc) + chuma = chumvi ya chuma + bidhaa ya kupunguza salfa (SO 2, S, H 2 S) + maji
Wakati asidi ya sulfuriki iliyokolea inaingiliana na metali, chumvi ya chuma (katika hali ya oxidation thabiti), maji na bidhaa ya kupunguza sulfuri huundwa - dioksidi ya sulfuri S +4 O 2, salfa ya molekuli S au salfidi hidrojeni H 2 S -2, kulingana na kiwango cha mkusanyiko, shughuli za chuma, kiwango cha kusaga kwake, joto, nk. Wakati asidi ya sulfuriki iliyokolea humenyuka pamoja na metali hidrojeni ya molekuli haijaundwa!
Kanuni za msingi za mwingiliano wa asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia na metali:
1. Asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia passivates alumini, chrome, chuma katika joto la chumba, au katika baridi;
2. Asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia haiingiliani Na dhahabu, platinamu na palladium ;
3. NA metali zisizofanya kazi asidi ya sulfuriki iliyokolea kurejeshwa kwa oksidi ya sulfuri(IV).
Kwa mfano, shaba hutiwa oksidi na asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia:
Cu 0 + 2H 2 S +6 O 4 (conc) = Cu +2 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
4. Wakati wa kuingiliana na metali hai na zinki fomu za asidi ya sulfuriki iliyokoleasulfuri S au sulfidi hidrojeni H 2 S 2- (kulingana na joto, kiwango cha kusaga na shughuli za chuma).
Kwa mfano , mwingiliano wa asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia na zinki:
8Na 0 + 5H 2 S +6 O 4 (conc) → 4Na 2 + SO 4 + H 2 S — 2 + 4H 2 O
Peroxide ya hidrojeni
Peroxide ya hidrojeni H 2 O 2 ina oksijeni katika hali ya oxidation -1. Oksijeni kama hiyo inaweza kuongeza na kupunguza hali ya oxidation. Hivyo, peroxide ya hidrojeni inaonyesha wote vioksidishaji na kupunguza mali.
Wakati wa kuingiliana na mawakala wa kupunguza, peroxide ya hidrojeni inaonyesha mali ya wakala wa oksidi na hupunguzwa kwa hali ya oxidation ya -2. Kwa kawaida, bidhaa ya kupunguzwa kwa peroxide ya hidrojeni ni maji au ioni ya hidroksidi, kulingana na hali ya majibu. Kwa mfano:
S +4 O 2 + H 2 O 2 -1 → H 2 S +6 O 4 -2
Wakati wa kuingiliana na mawakala wa oksidi, peroxide ni oxidized kwa oksijeni ya molekuli (hali ya oxidation 0): O 2 . Kwa mfano :
2KMn +7 O 4 + 5H 2 O 2 -1 + 3H 2 SO 4 → 5O 2 0 + 2Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O