uy > Janjal > Kimyo. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari Qaytaruvchi vosita elektronlarni beradi


Kimyo. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari Qaytaruvchi vosita elektronlarni beradi




Reaksiyaga kirishuvchi moddalarni tashkil etuvchi elementlarning oksidlanish darajasining oʻzgarishi bilan sodir boʻladigan kimyoviy reaksiyalarga oksidlanish-qaytarilish deyiladi.

Oksidlanish - bu atom, molekula yoki ion tomonidan elektronlarni yo'qotish jarayoni. Agar atom elektronlardan voz kechsa, u musbat zaryad oladi, masalan:

Agar manfiy zaryadlangan ion (zaryad -1), masalan, 1 elektrondan voz kechsa, u neytral atomga aylanadi:

Agar musbat zaryadlangan ion yoki atom elektronlardan voz kechsa, uning musbat zaryadining kattaligi berilgan elektronlar soniga qarab ortadi:

Qaytarilish - atom, molekula yoki ion tomonidan elektron olish jarayoni.

Agar atom elektronga ega bo'lsa, u manfiy zaryadlangan ionga aylanadi:

Agar musbat zaryadlangan ion elektronlarni qabul qilsa, uning zaryadi kamayadi, masalan:

yoki u neytral atomga kirishi mumkin:

Oksidlovchi vosita elektronlarni qabul qiluvchi atom, molekula yoki iondir. Qaytaruvchi vosita - bu elektron beradigan atom, molekula yoki ion.

Reaksiya jarayonida oksidlovchi modda kamayadi, qaytaruvchi esa oksidlanadi.

Shuni esda tutish kerakki, oksidlanishni (qaytarilishni) atomlar yoki ionlar tomonidan elektron berish (va qabul qilish) jarayoni sifatida ko'rib chiqish har doim ham haqiqiy vaziyatni aks ettirmaydi, chunki ko'p hollarda elektronlarning to'liq uzatilishi emas, balki faqat siljishi sodir bo'ladi. bir atomdan ikkinchisiga elektron bulut.

Biroq, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari uchun tenglamalarni tuzish uchun qaysi bog'lanish hosil bo'lishi muhim emas - ion yoki kovalent. Shuning uchun, soddalik uchun biz bog'lanish turidan qat'i nazar, elektronlarni qo'shish yoki berish haqida gapiramiz.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari tenglamalarini tuzish va koeffitsientlarni tanlash. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi tenglamasini tuzishda qaytaruvchi, oksidlovchi, berilgan va qabul qilingan elektronlar sonini aniqlash kerak.

Odatda, koeffitsientlar elektron balans usuli yoki elektron-ion balansi usuli yordamida tanlanadi (ba'zan ikkinchisi yarim reaksiya usuli deb ataladi).

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari uchun tenglamalarni tuzishga misol sifatida konsentrlangan nitrat kislota bilan pirit oksidlanish jarayonini ko'rib chiqing:

Avvalo reaksiya mahsulotlarini aniqlaymiz. kuchli oksidlovchi moddadir, shuning uchun oltingugurt maksimal oksidlanish darajasigacha oksidlanadi va temir ga oksidlanadi, shu bilan birga u yoki ga qaytarilishi mumkin. Biz tanlaymiz.

Biz hali qaerda bo'lishini bilmaymiz (chap yoki o'ng tomonda).

1. Avval elektron-ion balansi usulini qo'llaymiz. Bu usul reaksiya sodir bo'ladigan muhitning (kislotali, ishqoriy yoki neytral) tabiatini hisobga olgan holda elektronlarni bir atom yoki iondan ikkinchisiga o'tkazishni ko'rib chiqadi. - Oksidlanish va qaytarilish jarayonlari uchun tenglamalarni tuzishda vodorod va kislorod atomlari sonini tenglashtirish uchun suv molekulalari va vodorod ionlari (agar muhit kislotali bo'lsa), yoki suv molekulalari va gidroksid ionlari (agar muhit ishqoriy bo'lsa) olinadi. joriy qilingan (o'rtaga qarab). Shunga ko'ra, hosil bo'lgan mahsulotlarda, elektron-ion tenglamasining o'ng tomonida vodorod ionlari va suv molekulalari (kislotali muhit) yoki gidroksid ionlari va suv molekulalari (ishqoriy muhit) bo'ladi.

Shunday qilib, elektron-ion tenglamalarini yozishda eritmada mavjud bo'lgan ionlarning tarkibidan kelib chiqish kerak. Bundan tashqari, qisqartirilgan ionli tenglamalarni yozishda bo'lgani kabi, yomon dissotsiatsiyalanadigan, yomon eriydigan yoki gaz holida ajralib chiqadigan moddalar molekulyar shaklda yozilishi kerak.

Keling, bizning holatimiz uchun oksidlanishning yarim reaktsiyasini ko'rib chiqaylik.

Molekula ionga aylanadi va butunlay ionlarga (biz gidrolizni e'tiborsiz qoldiramiz) va ikkita ionga (dissosiatsiya) ajraladi:

Kislorodni tenglashtirish uchun biz chap tomonga 8 ta molekula va o'ng tomonga 16 ion qo'shamiz (atrof-muhit kislotali!):

Chap tomondagi zaryad 0 ga teng, o'ng tomondagi zaryad 15 elektrondan voz kechishi kerak:

Endi nitrat ionining qaytarilish yarim reaksiyasini ko‘rib chiqamiz:

O atomidan ayirish kerak buning uchun chap tomonga 4 ta ion (kislotali muhit), o'ng tomoniga 2 ta molekula qo'shiladi.

Zaryadni tenglashtirish uchun chap tomonga (zaryad) 3 ta elektron qo'shamiz:

Nihoyat bizda:

Ikkala tomonni qisqartirish orqali biz oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasining qisqartirilgan ion tenglamasini olamiz:

Tenglamaning ikkala tomoniga tegishli miqdordagi ionlarni qo'shish orqali biz reaktsiyaning molekulyar tenglamasini topamiz:

E'tibor bering, biz berilgan va qabul qilingan elektronlar sonini aniqlash uchun hech qachon elementlarning oksidlanish darajasini aniqlashimiz shart emas edi. Bundan tashqari, biz atrof-muhitning ta'sirini hisobga oldik va avtomatik ravishda tenglamaning o'ng tomonida nima borligini aniqladik. Shunisi aniqki, bu usul standart elektron balans usuliga qaraganda kimyoviy jihatdan ancha mazmunli, ammo ikkinchisini tushunish biroz osonroq.

2. Elektron balans usuli yordamida bu reaksiyani tenglashtiramiz. Qayta tiklash jarayoni oddiygina tavsiflanadi:

Oksidlanish sxemasini tuzish qiyinroq, chunki birdaniga 2 ta element - Fe va S oksidlanadi. Siz oltingugurtning oksidlanish darajasini temirga belgilashingiz mumkin va har 1 Fe atomida ikkita S atomi borligini hisobga olishingiz mumkin:

Biroq, siz oksidlanish darajasini aniqlamasdan qilishingiz va (7.1) diagrammani eslatuvchi diagramma yozishingiz mumkin:

O'ng tomonda +15, chapda - 0 zaryad bor, shuning uchun u 15 elektrondan voz kechishi kerak. Biz umumiy balansni yozamiz:

Oksidlanishga 5 ta molekula kiradi va hosil bo'lish uchun yana 3 ta molekula kerak bo'ladi

Vodorod va kislorodni tenglashtirish uchun o'ng tomonga 2 ta molekulani qo'shing:

Elektron-ion balansi usuli elektron balans usuli bilan solishtirganda universaldir va ko'plab oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida, xususan, organik birikmalar ishtirokida koeffitsientlarni tanlashda shubhasiz afzalliklarga ega, bunda hatto oksidlanish darajasini aniqlash tartibi juda murakkab.

Masalan, etilenning kaliy permanganatning suvli eritmasidan o'tganda sodir bo'ladigan oksidlanish jarayonini ko'rib chiqaylik. Natijada, etilen etilen glikolgacha oksidlanadi va permanganat marganets (IV) oksidiga qaytariladi, bundan tashqari, yakuniy muvozanat tenglamasidan ko'rinib turibdiki, o'ng tomonda kaliy gidroksid ham hosil bo'ladi:

O'xshash atamalarni kerakli qisqartirishlarni amalga oshirgandan so'ng, biz tenglamani yakuniy molekulyar shaklda yozamiz

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining miqdoriy xarakteristikalari. Bir qator standart elektrod potentsiallari. Haqiqiy sharoitda sodir bo'ladigan har qanday oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasining ehtimoli bir qator sabablar bilan belgilanadi: harorat, oksidlovchi va qaytaruvchining tabiati, muhitning kislotaligi, reaktsiyada ishtirok etuvchi moddalarning konsentratsiyasi va boshqalar.

Bu omillarning barchasini hisobga olish qiyin bo'lishi mumkin, ammo har qanday oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi elektronlarning qaytaruvchidan oksidlovchiga o'tishi bilan davom etishini esga olib, bunday reaktsiyaning mumkin bo'lgan mezonini belgilash mumkin.

Oksidlanish-qaytarilish jarayonlarining miqdoriy xarakteristikasi oksidlovchi moddalar va qaytaruvchi moddalarning normal oksidlanish-qaytarilish potentsiallari (yoki standart elektrod potensiallari).

Bunday potentsiallarning fizik-kimyoviy ma'nosini tushunish uchun elektrokimyoviy jarayonlar deb ataladigan jarayonlarni tahlil qilish kerak.

Elektr tokining paydo bo'lishi yoki uning natijasida yuzaga keladigan kimyoviy jarayonlar elektrokimyoviy deb ataladi.

Elektrokimyoviy jarayonlarning mohiyatini tushunish uchun bir nechta oddiy vaziyatlarni ko'rib chiqaylik. Keling, suvga botirilgan metall plastinkani tasavvur qilaylik. Qutbli suv molekulalari ta'sirida metall ionlari plastinka yuzasidan ajralib chiqadi va suyuqlik fazasiga gidratlanadi. Ikkinchisi musbat zaryadlanadi va metall plastinkada ortiqcha elektronlar paydo bo'ladi. Jarayon qanchalik uzoq davom etsa, plastinka va suyuqlik fazasining zaryadi shunchalik katta bo'ladi.

Eritma kationlari va ortiqcha metall elektronlarning elektrostatik tortishishi tufayli fazalar chegarasida qo'sh elektr qatlam deb ataladigan narsa paydo bo'ladi, bu metall ionlarining suyuqlik fazasiga keyingi o'tishini inhibe qiladi. Nihoyat, eritma va metall plastinka o'rtasida muvozanat o'rnatiladigan vaqt keladi, uni tenglama bilan ifodalash mumkin:

yoki eritmadagi ionlarning hidratsiyasini hisobga olgan holda:

Bu muvozanatning holati metallning tabiatiga, eritmadagi ionlarining konsentratsiyasiga, harorat va bosimga bog'liq.

Metallni suvga emas, balki shu metalning tuzi eritmasiga botirganda, Le Shatelye printsipiga muvofiq muvozanat chapga siljiydi va eritmadagi metall ionlari konsentratsiyasi qancha ko`p bo`lsa, konsentratsiya shunchalik ko`p bo`ladi. . Ionlari eritmaga kirish qobiliyatiga ega bo'lgan faol metallar, bu holda, toza suvga qaraganda kamroq bo'lsa ham, manfiy zaryadlangan bo'ladi.

Agar elektronlar metalldan u yoki bu tarzda chiqarilsa, muvozanat (7.2) o'ngga siljishi mumkin. Bu metall plastinkaning erishiga olib keladi. Aksincha, agar elektronlar metall plastinkaga tashqi tomondan berilsa, u holda ionlar eritmadan yotqiziladi.

Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, metall eritmaga botirilganda, interfeysda elektr ikki qatlam hosil bo'ladi. Metall va uning atrofidagi suyuqlik fazasi o'rtasida paydo bo'ladigan potentsial farq elektrod potensiali deb ataladi. Bu potentsial metallning qattiq faza shaklidagi oksidlanish-qaytarilish qobiliyatining xarakteristikasidir.

E'tibor bering, izolyatsiyalangan metall atomida (yuqori haroratda va yuqori darajada kamdan-kam uchraydigan monotomik bug'ning holati) oksidlanish-qaytarilish xususiyatlari ionlanish potentsiali deb ataladigan boshqa miqdor bilan tavsiflanadi. Ionlanish potentsiali - ajratilgan atomdan elektronni olib tashlash uchun zarur bo'lgan energiya.

Elektrod potentsialining mutlaq qiymatini bevosita o'lchash mumkin emas. Shu bilan birga, ikkita metall eritma juftligidan tashkil topgan tizimda yuzaga keladigan elektrod potentsial farqini o'lchash qiyin emas. Bunday juftlar yarim elementlar deb ataladi. Biz metallarning elektrod potentsiallarini standart vodorod elektrodi deb ataladigan narsaga nisbatan aniqlashga kelishib oldik, uning potentsiali o'zboshimchalik bilan nolga teng. Standart vodorod elektrodi vodorod ionlari konsentratsiyasi bo'lgan kislota eritmasiga botirilgan va Pa bosim ostida, haroratda vodorod gazi oqimi bilan yuvilgan maxsus tayyorlangan platina plastinkasidan iborat.

Standart vodorod elektrodida potentsialning paydo bo'lishini quyidagicha tasavvur qilish mumkin. Platina bilan adsorbsiyalangan vodorod gazi atom holatiga o'tadi:

Dinamik muvozanat holati plastinka yuzasida hosil bo'lgan atom vodorod, eritmadagi vodorod ionlari va platina (elektronlar!) o'rtasida amalga oshiriladi:

Umumiy jarayon tenglama bilan ifodalanadi:

Platina oksidlanish-qaytarilish jarayonida ishtirok etmaydi, faqat atom vodorodining tashuvchisi hisoblanadi.

Agar metall ionlari konsentratsiyasi 1 mol/l ga teng bo‘lgan uning tuzi eritmasiga botirilgan metall plastinka standart vodorod elektrodiga ulansa, galvanik element olinadi. Ushbu elementning elektromotor kuchi (EMF), o'lchangan va metallning standart elektrod potentsialini tavsiflaydi, odatda sifatida belgilanadi.

7.1-jadvalda ba'zi metallar uchun standart elektrod potentsiallarining qiymatlari keltirilgan. Vodorodga nisbatan qaytaruvchi sifatida ishlaydigan elektrodlarning standart potentsiallari "-" belgisiga ega va "+" belgisi oksidlovchi moddalar sifatida ishlaydigan elektrodlarning standart potentsiallarini bildiradi.

Standart elektrod potentsiallarining ortib borish tartibida joylashgan metallar metall kuchlanishlarining elektrokimyoviy qatorini hosil qiladi:

Bir qator stresslar metallarning kimyoviy xossalarini tavsiflaydi:

1. Metallning elektrod potentsiali qanchalik salbiy bo'lsa, uning kamaytirish qobiliyati shunchalik katta bo'ladi.

2. Har bir metall metall kuchlanishlarning elektrokimyoviy qatorida o'zidan keyin bo'lgan metallarni tuz eritmalaridan siqib chiqarishga (kamaytirishga) qodir.

3. Salbiy standart elektrod potentsialiga ega bo'lgan barcha metallar, ya'ni. elektrokimyoviy kuchlanish seriyasida vodorodning chap tomonida joylashgan metallar uni kislota eritmalaridan siqib chiqarishga qodir.

Shuni ta'kidlash kerakki, taqdim etilgan seriyalar metallar va ularning tuzlarining faqat suvli eritmalar va xona haroratidagi xatti-harakatlarini tavsiflaydi. Bundan tashqari, jadvalda ko'rsatilgan standart elektrod potentsiallari ma'lum bir ionning erituvchi molekulalari bilan o'zaro ta'sirining o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olishini yodda tutish kerak. Bu metallarning elektrokimyoviy kuchlanish seriyasidagi metallarni joylashtirishda ba'zi kutilgan naqshlarni buzishi mumkin. Misol uchun, metallarning elektrokimyoviy kuchlanish seriyasi litiydan boshlanadi, kimyoviy jihatdan faolroq rubidiy va kaliy esa lityumning o'ng tomonida joylashgan. Bu boshqa gidroksidi metallar ionlariga nisbatan litiy ionlarining hidratsiya jarayonining juda yuqori energiyasi bilan bog'liq.

Shu bilan birga, 7.1-jadvalda normal vodorod elektrodiga nisbatan muvozanat holatida bo'lgan (7.3) turdagi metall bo'lmagan tizimlar uchun o'lchangan standart oksidlanish-qaytarilish potentsiallari ko'rsatilgan.

Jadvalda quyidagi umumiy shakldagi qisqarish yarim reaktsiyalari ko'rsatilgan:

Metalllarning qiymatlarini aniqlashda bo'lgani kabi, metall bo'lmaganlarning qiymatlari 25 ° C haroratda va muvozanatda ishtirok etadigan barcha atom va molekulyar turlarning 1 mol / l ga teng konsentratsiyasida o'lchanadi.

7.1-jadval. 25 °C (298 K) da standart redoks potentsiallari

(skanerga qarang)

Standart redoks potentsialining algebraik qiymati tegishli oksidlangan shaklning oksidlanish faolligini tavsiflaydi. Shuning uchun standart redoks potentsiallarining qiymatlarini taqqoslash bizga savolga javob berishga imkon beradi: bu yoki boshqa redoks reaktsiyasi sodir bo'ladimi?

Shunday qilib, galogenid ionlarining erkin halogenlarga oksidlanishining barcha yarim reaksiyalari

oksidlovchi sifatida qo'rg'oshin (IV) oksidi yoki kaliy permanganat yordamida standart sharoitlarda amalga oshirilishi mumkin. Kaliy dixromatdan foydalanganda faqat (7.5) va (7.6) reaktsiyalarni amalga oshirish mumkin. Nihoyat, nitrat kislotani oksidlovchi vosita sifatida ishlatish faqat yodid ionlari ishtirokidagi yarim reaksiyaga imkon beradi (7.6).

Shunday qilib, ma'lum bir oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasining yuzaga kelish ehtimolini baholashning miqdoriy mezoni oksidlanish va qaytarilish yarim reaktsiyalarining standart redoks potentsiallari orasidagi farqning ijobiy qiymati hisoblanadi.

Tavsif

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi jarayonida qaytaruvchi elektronlarni beradi, ya'ni oksidlanadi; Oksidlovchi vosita elektronlarni oladi, ya'ni qayta tiklanmoqda. Bundan tashqari, har qanday redoks reaktsiyasi bir vaqtning o'zida va birini boshqasidan ajratmasdan sodir bo'ladigan ikkita qarama-qarshi o'zgarishlar - oksidlanish va qaytarilishning birligini ifodalaydi.

Oksidlanish

Oksidlanish - oksidlanish darajasining oshishi bilan elektronlarni yo'qotish jarayoni.

Modda oksidlanganda elektronlarning yo'qolishi natijasida uning oksidlanish darajasi ortadi. Oksidlanayotgan moddaning atomlari elektron donorlar, oksidlovchi moddaning atomlari esa elektron qabul qiluvchilar deyiladi.

Ba'zi hollarda oksidlanish jarayonida asosiy moddaning molekulasi beqaror bo'lib, yanada barqaror va kichikroq tarkibiy qismlarga bo'linishi mumkin (qarang. Erkin radikallar). Bunday holda, hosil bo'lgan molekulalarning ba'zi atomlari dastlabki molekuladagi bir xil atomlarga qaraganda yuqori oksidlanish darajasiga ega.

Oksidlovchi vosita elektronlarni qabul qilib, qaytaruvchi xususiyatga ega bo'lib, konjugat qaytaruvchi vositaga aylanadi:

oksidlovchi modda + e - ↔ konjugatsiyani kamaytiradigan vosita.

Qayta tiklash

Qaytarilish jarayonida atomlar yoki ionlar elektron oladi. Bunda elementning oksidlanish darajasi pasayadi. Misollar: vodorod, uglerod va boshqa moddalar yordamida metall oksidlarini erkin metallarga qaytarish; organik kislotalarning aldegidlar va spirtlarga qaytarilishi; yog'larning gidrogenatsiyasi va boshqalar.

Qaytaruvchi vosita, elektronlarni berib, oksidlovchi xususiyatlarga ega bo'lib, konjugat oksidlovchi agentga aylanadi:

kamaytiruvchi vosita - e - ↔ konjugat oksidlovchi.

Bog'lanmagan, erkin elektron eng kuchli qaytaruvchidir.

Redoks juftligi

Oksidlovchi va uning qaytarilgan shakli yoki qaytaruvchi va uning oksidlangan shakli konjugatdir. redoks juftligi, va ularning o'zaro aylanishi redoks yarim reaksiyalardir.



Har qanday redoks reaktsiyasida ikkita konjugatsiyalangan redoks juftligi ishtirok etadi, ular o'rtasida elektronlar uchun raqobat mavjud, buning natijasida ikkita yarim reaktsiya sodir bo'ladi: biri elektronlarning qo'shilishi bilan bog'liq, ya'ni. kamaytirish, ikkinchisi - elektronlarning chiqishi bilan, ya'ni. oksidlanish.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining turlari

Molekulyarlararo - oksidlovchi va qaytaruvchi atomlar turli moddalar molekulalarida joylashgan reaktsiyalar, masalan:

H 2 S + Cl 2 → S + 2HCl

Intramolekulyar - oksidlovchi va qaytaruvchi atomlar bir xil moddaning molekulalarida joylashgan reaktsiyalar, masalan:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

Nomutanosiblik (avtooksidlanish-o'z-o'zini davolash) - bir xil element oksidlovchi va qaytaruvchi vosita sifatida harakat qiladigan reaktsiyalar, masalan:

Cl 2 + H 2 O → HClO + HCl

Reproporatsiya (mutanosiblik) - bir xil elementning ikki xil oksidlanish darajasidan bitta oksidlanish darajasi olinadigan reaktsiyalar, masalan:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O

Misollar

Vodorod va ftor o'rtasidagi oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi

Ikki yarim reaksiyaga bo'linadi:

1) Oksidlanish:

2) Qayta tiklash:

Oksidlanish, qaytarilish

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida elektronlar bir atom, molekula yoki iondan boshqasiga o'tadi. Elektronlarni yo'qotish jarayoni oksidlanishdir. Oksidlanish jarayonida oksidlanish darajasi oshadi:

Ko'pgina moddalar maxsus xususiyatlarga ega, ular kimyoda odatda oksidlovchi yoki qaytaruvchi deb ataladi.

Ba'zi kimyoviy moddalar oksidlovchi moddalar, boshqalari - qaytaruvchi moddalar, ba'zi birikmalar esa bir vaqtning o'zida ikkala xususiyatni ko'rsatishi mumkin (masalan, vodorod peroksid H 2 O 2).

Oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar, oksidlanish va qaytaruvchi moddalar nima?

Moddaning oksidlanish-qaytarilish xossalari atomlar, ionlar yoki molekulalar tomonidan elektron berish va qabul qilish jarayoni bilan bog'liq.

Oksidlovchi razvedka - reaksiya jarayonida elektronlarni qabul qiluvchi, ya'ni qaytariladigan modda; qaytaruvchi - elektronlarni beradi, ya'ni oksidlanadi. Elektronlarni bir moddadan ikkinchisiga o'tkazish jarayonlari odatda redoks reaktsiyalari deb ataladi.

Maksimal oksidlanish darajasiga ega bo'lgan elementlarning atomlarini o'z ichiga olgan birikmalar faqat shu atomlar tufayli oksidlovchi moddalar bo'lishi mumkin, chunki ular allaqachon barcha valentlik elektronlaridan voz kechgan va faqat elektronlarni qabul qilishga qodir. Element atomining maksimal oksidlanish darajasi element tegishli bo'lgan davriy jadvaldagi guruh soniga teng. Minimal oksidlanish darajasiga ega bo'lgan elementlarning atomlarini o'z ichiga olgan birikmalar faqat qaytaruvchi vosita sifatida xizmat qilishi mumkin, chunki ular faqat elektron berishga qodir, chunki bunday atomlarning tashqi energiya darajasi sakkiz elektron bilan yakunlanadi.

Kimyoviy reaktsiyalar jarayonida o'zaro ta'sir qiluvchi atomlar orasidagi bog'lanishlar soni va tabiati o'zgarishi mumkin, ya'ni. Molekulalardagi atomlarning oksidlanish darajalari o'zgarishi mumkin.

Atomlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishiga olib keladigan reaktsiyalar oksidlanish-qaytarilish deb ataladi.

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalariga misollar (qisqartirilgan ORR):

Oksidlanish darajasining o'zgarishi elektronlarning joy almashishi yoki o'tkazilishi bilan bog'liq. Elektronlarning bir atomdan ikkinchisiga o'tishi yoki atomlardan biri tomonidan qisman tortib olinishidan qat'i nazar, biz an'anaviy ravishda elektronni olish va yo'qotish haqida gapiramiz.

Jarayonqaytadi atom yoki iondagi elektronlar deyiladioksidlanish . Jarayonqo'shilish elektronlar deyiladiqayta tiklash .

Atomlari yoki ionlari elektron beradigan moddalar deyiladi restavratorlar . Reaksiya jarayonida ular oksidlanadi. Atomlari yoki ionlari elektron oladigan moddalar deyiladi oksidlovchi moddalar . Reaktsiya vaqtida ular tiklanadi.

Oksidlanish va qaytarilish jarayonlari elektron tenglamalar bilan ifodalanadi, ular o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning oksidlanish darajasining o'zgarishini va qaytaruvchi tomonidan berilgan yoki oksidlovchi tomonidan qabul qilingan elektronlar sonini ko'rsatadi.

Oksidlanish jarayonlarini ifodalovchi tenglamalarga misollar:

Qayta tiklash jarayonlarini ifodalovchi tenglamalar:

Oksidlanish-qaytarilish bir vaqtning o'zida sodir bo'ladigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi. Bir atomning oksidlanishi har doim boshqa atomning kamayishi bilan birga keladi va aksincha. Qayerda umumiy qaytaruvchi tomonidan berilgan elektronlar soni oksidlovchi tomonidan olingan elektronlar soniga teng.

Ekvivalentlar qonuniga ko'ra Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning massalari bir-biri bilan ularning ekvivalentlarining molyar massalari bilan bog'liq.. ORRdagi moddaning ekvivalent miqdori uning atomlari tomonidan berilgan yoki olingan elektronlar soniga bog'liq; Molyar massa ekvivalenti quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

, (1)

Qayerda M– moddaning molyar massasi, g/mol

M ek – moddaning molyar massasi ekvivalenti, g/mol

- berilgan yoki qo'shilgan elektronlar soni

Masalan, reaktsiyada

marganets atomi 5 ta elektron qo'shadi, shuning uchun ekvivalent miqdor
1/5 ni tashkil qiladi mol, oltingugurt atomi esa 2 ta elektron va ekvivalent miqdorni beradi
1/2 ni tashkil qiladi mol. Ekvivalentlarning molyar massalari mos ravishda

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining turlari

Kimyoviy ORRning uch turi mavjud: molekulalararo, molekula ichidagi va avtooksidlanish-o'z-o'zini qaytaruvchi reaktsiyalar. Alohida guruh elektrokimyoviy reaktsiyalardan iborat.

1. Molekulyar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari oksidlovchi va qaytaruvchi turli moddalar bo‘lgan reaksiyalardir:

2. Intramolekulyar ORRlar - bir molekulaning turli atomlarining oksidlanish darajalari o'zgargan reaktsiyalar:

3. O'z-o'zini oksidlanish-o'z-o'zini qaytarilish reaktsiyalari - bu bir xil element atomlarining oksidlanishi va qaytarilishi sodir bo'ladigan reaktsiyalar:

4. Elektrokimyoviy reaksiyalar oksidlanish va qaytarilish jarayonlari fazoviy ravishda ajratilgan (alohida elektrodlarda sodir bo'ladi) va elektronlar qaytaruvchidan oksidlovchiga tashqi elektr zanjiri orqali o'tkaziladigan ORRlardir:

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari odatda murakkabdir, lekin reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlarining formulalarini bilish va atomlarning oksidlanish darajalarini aniqlay olish orqali siz har qanday oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi tenglamasiga koeffitsientlarni osongina joylashtirishingiz mumkin.

Oksidlovchi moddalar zarralar (atomlar, molekulalar yoki ionlar). elektronlarni qabul qiladi kimyoviy reaktsiya paytida. Bunday holda, oksidlovchi moddaning oksidlanish darajasi pastga tushadi. Oksidlovchi moddalar qayta tiklanmoqda.

Qayta tiklovchilar zarralar (atomlar, molekulalar yoki ionlar). elektronlarni beradi kimyoviy reaktsiya paytida. Bunday holda, qaytaruvchi moddaning oksidlanish darajasi ko'tariladi. Bu holda reduktorlar oksidlanish.

Kimyoviy moddalarni quyidagilarga bo'lish mumkin tipik oksidlovchi moddalar, tipik qaytaruvchi moddalar, va namoyon bo'lishi mumkin bo'lgan moddalar ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi xususiyatga ega. Ba'zi moddalar deyarli oksidlanish-qaytarilish faolligini ko'rsatmaydi.

TO tipik oksidlovchi moddalar o'z ichiga oladi:

  • oddiy moddalar - metall bo'lmaganlar eng kuchli oksidlovchi xususiyatlarga ega (ftor F 2, kislorod O 2, xlor Cl 2);
  • ionlarimetallar yoki metall bo'lmaganlar Bilan yuqori musbat (odatda yuqori) oksidlanish darajasi : kislotalar (HN +5 O 3, HCl +7 O 4), tuzlar (KN +5 O 3, KMn +7 O 4), oksidlar (S +6 O 3, Cr +6 O 3)
  • bir qismini o'z ichiga olgan birikmalar metall kationlari ega yuqori oksidlanish darajasi: Pb 4+, Fe 3+, Au 3+ va boshqalar.

Oddiy kamaytiruvchi vositalar - bu, qoida tariqasida:

  • oddiy moddalar - metallar(metallarning pasaytirish qobiliyati bir qator elektrokimyoviy harakatlar bilan belgilanadi);
  • o'z ichiga olgan murakkab moddalar salbiy (odatda eng past) oksidlanish darajasiga ega bo'lgan metall bo'lmaganlarning atomlari yoki ionlari: ikkilik vodorod birikmalari (H 2 S, HBr), kislorodsiz kislotalarning tuzlari (K 2 S, NaI);
  • o'z ichiga olgan ba'zi birikmalar minimal ijobiy oksidlanish darajasiga ega bo'lgan kationlar(Sn 2+, Fe 2+, Cr 2+), bu elektronlardan voz kechib, ularning oksidlanish darajasini oshirishi mumkin;
  • dan tashkil topgan murakkab ionlarni o'z ichiga olgan birikmalar oraliq musbat oksidlanish darajasiga ega bo'lgan metall bo'lmaganlar(S +4 O 3) 2–, (NR +3 O 3) 2–, bunda elementlar elektronlar berib, uning ijobiy oksidlanish darajasini oshiradi.

Ko'pgina boshqa moddalar namoyon bo'lishi mumkin ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi xususiyatga ega.

Odatda oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar jadvalda keltirilgan.

Laboratoriya amaliyotida eng ko'p qo'llaniladiganlari quyidagilardir oksidlovchi moddalar :

    kaliy permanganat (KMnO 4);

    kaliy dixromati (K 2 Cr 2 O 7);

    azot kislotasi (HNO 3);

    konsentrlangan sulfat kislota (H 2 SO 4);

    vodorod periks (H 2 O 2);

    marganets (IV) va qo'rg'oshin (IV) oksidlari (MnO 2, PbO 2);

    eritilgan kaliy nitrat (KNO 3) va boshqa ba'zi nitratlarning eritmalari.

TO qayta tiklash ishchilari , amal qiladigan V laboratoriya amaliyoti bog'lash:

  • magniy (Mg), alyuminiy (Al), sink (Zn) va boshqa faol metallar;
  • vodorod (H 2) va uglerod (C);
  • kaliy yodid (KI);
  • natriy sulfid (Na 2 S) va vodorod sulfidi (H 2 S);
  • natriy sulfit (Na 2 SO 3);
  • qalay xlorid (SnCl 2).

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining tasnifi

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari odatda to‘rt turga bo‘linadi: molekulalararo, molekula ichidagi, disproporsiyalanish (avtooksidlanish-o‘z-o‘zini qaytarilish) reaksiyalari va nomutanosiblikka qarshi reaksiyalar.

Molekulyar reaksiyalar oksidlanish darajasining o'zgarishi bilan sodir bo'ladi turli elementlar dan turli reagentlar. Ushbu holatda, turli oksidlanish va qaytarilish mahsulotlari .

2Al 0 + Fe +3 2 O 3 → Al +3 2 O 3 + 2Fe 0,

C 0 + 4HN +5 O 3 (konk) = C +4 O 2 + 4N +4 O 2 + 2H 2 O.

Molekulyar reaktsiyalar - bu reaktsiyalar turli elementlar dan bitta reaktiv ga boring turli xil mahsulotlar, masalan:

(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.

Nomutanosiblik reaksiyalari (avtooksidlanish-o'z-o'zini tiklash) - oksidlovchi va qaytaruvchi vosita bo'lgan reaktsiyalar. bir xil reaktivning bir xil elementi, keyin aylanadi turli mahsulotlar:

3Br 2 + 6 KOH → 5KBr + KBrO 3 + 3 H 2 O,

Reproporatsiya (mutanosiblik, qarama-qarshi nomutanosiblik ) oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar bo'lgan reaksiyalardir bir xil element, Qaysi biri turli reagentlar ichiga kiradi bitta mahsulot. Reaksiya nomutanosiblikka qarama-qarshidir.

2H 2 S -2 + S +4 O 2 = 3S + 2H 2 O

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini tuzishning asosiy qoidalari

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari oksidlanish va qaytarilish jarayonlari bilan birga keladi:

Oksidlanish qaytaruvchi vosita tomonidan elektronlarni berish jarayonidir.

Qayta tiklash oksidlovchi vosita tomonidan elektron olish jarayonidir.

Oksidlovchi qayta tiklanmoqda, va qaytaruvchi vosita oksidlanadi .

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida kuzatiladi elektron balans: Qaytaruvchi vosita beradigan elektronlar soni oksidlovchi moddalar olgan elektronlar soniga teng. Agar balans noto'g'ri tuzilgan bo'lsa, siz murakkab OVRlarni yarata olmaysiz.

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini (ORR) tuzishning bir necha usullari qo'llaniladi: elektron muvozanat usuli, elektron-ion balansi usuli (yarim reaksiya usuli) va boshqalar.

Keling, batafsil ko'rib chiqaylik elektron balans usuli .

ORRni "aniqlash" juda oson - barcha birikmalardagi oksidlanish darajalarini tartibga solish va atomlarning oksidlanish darajasini o'zgartirishini aniqlash kifoya:

K + 2 S -2 + 2K + Mn +7 O -2 4 = 2K + 2 Mn +6 O -2 4 + S 0

Oksidlanish darajasini o'zgartiruvchi elementlarning atomlarini reaksiyadan oldingi va reaktsiyadan KEYIN holatida alohida yozamiz.

Oksidlanish darajasi marganets va oltingugurt atomlari tomonidan o'zgaradi:

S -2 -2e = S 0

Mn +7 + 1e = Mn +6

Marganets 1 elektronni yutadi, oltingugurt 2 elektronni beradi. Bunday holda, unga rioya qilish kerak elektron balans. Shuning uchun marganets atomlari sonini ikki baravar oshirish, oltingugurt atomlarini esa o'zgarishsiz qoldirish kerak. Biz balans koeffitsientlarini reaktivlardan oldin ham, mahsulotlardan oldin ham ko'rsatamiz!

Elektron balans usuli yordamida OVR tenglamalarini tuzish sxemasi:

Diqqat! Reaksiyada bir nechta oksidlovchi yoki qaytaruvchi moddalar bo'lishi mumkin. Balans shunday tuzilishi kerakki, berilgan va qabul qilingan elektronlarning umumiy soni bir xil bo'ladi.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining umumiy qonuniyatlari

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining mahsulotlari ko'pincha bog'liq jarayon uchun shart-sharoitlar. Keling, ko'rib chiqaylik Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining borishiga ta’sir etuvchi asosiy omillar.

Eng aniq belgilovchi omil reaktsiya eritma muhiti — . Odatda (lekin shart emas) muhitni belgilovchi modda reagentlar qatoriga kiradi. Quyidagi variantlar mumkin:

  • oksidlovchi faollik ko'proq kislotali muhitda kuchayadi va oksidlovchi agent chuqurroq kamayadi(masalan, kaliy permanganat, KMnO 4, bu erda Mn +7 kislotali muhitda Mn +2 gacha, ishqoriy muhitda esa Mn +6 gacha);
  • oksidlovchi faollik ishqoriy muhitda kuchayadi, va oksidlovchi vosita chuqurroq qaytariladi (masalan, kaliy nitrat KNO 3, bu erda N +5, ishqoriy muhitda qaytaruvchi vosita bilan o'zaro ta'sirlashganda, N -3 gacha kamayadi);
  • yoki oksidlovchi vosita muhitdagi o'zgarishlarga amalda duch kelmaydi.

Reaktsiya muhiti qolgan OVR mahsulotlarining tarkibi va mavjudlik shaklini aniqlash imkonini beradi. Asosiy tamoyil - reagentlar bilan o'zaro ta'sir qilmaydigan mahsulotlar hosil bo'ladi!

Eslatma! E Agar eritma muhiti kislotali bo'lsa, unda asoslar va asos oksidlari reaksiya mahsulotlari orasida bo'lishi mumkin emas, chunki ular kislota bilan reaksiyaga kirishadilar. Va, aksincha, gidroksidi muhitda kislota va kislota oksidi hosil bo'lishi istisno qilinadi. Bu eng keng tarqalgan va eng jiddiy xatolardan biridir.

OVR oqimining yo'nalishi ham ta'sir qiladi reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiati. Masalan, nitrat kislota HNO 3 qaytaruvchi moddalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, naqsh kuzatiladi - qaytaruvchining faolligi qanchalik katta bo'lsa, azot N +5 shunchalik kamayadi.

Ko'payganda harorat Aksariyat ODD yanada qizg'in va chuqurroq bo'ladi.

Geterogen reaktsiyalarda mahsulotlarning tarkibi ko'pincha ta'sir qiladi qattiq moddalarni maydalash darajasi . Misol uchun, nitrat kislota bilan kukunli sink ba'zi mahsulotlarni hosil qiladi, donador sink esa butunlay boshqa mahsulotlarni hosil qiladi. Reagentning maydalanish darajasi qanchalik katta bo'lsa, uning faolligi shunchalik yuqori bo'ladi; Qoida sifatida.

Keling, eng tipik laboratoriya oksidlovchi moddalarini ko'rib chiqaylik.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining asosiy sxemalari

Permanganatni qayta tiklash sxemasi

Permanganatlar kuchli oksidlovchi vositani o'z ichiga oladi - marganets oksidlanish holatida +7. Marganets tuzlari +7 eritmani bo'yadi binafsha rang.

Permanganatlar, reaksiya eritmasi muhitiga qarab, turli yo'llar bilan qaytariladi.

IN kislotali muhit tiklanish yanada chuqurroq sodir bo'ladi, to Mn 2+. +2 oksidlanish holatida marganets oksidi asosiy xususiyatlarni namoyon qiladi, shuning uchun in kislotali muhit tuz hosil bo'ladi. Marganets tuzlari +2 rangsiz. IN neytral eritma marganets kamayadi oksidlanish holatiga +4 , ta'lim bilan amfoter oksidi MnO 2 — jigarrang kislotalar va ishqorlarda erimaydigan cho'kma. IN ishqoriy atrof-muhit, marganets minimal darajada tiklanadi - eng yaqin oksidlanish holatlari +6 . Marganets birikmalari +6 kislotali xususiyatga ega va ishqoriy muhitda tuzlar hosil qiladi - manganatlar. Manganatlar eritmani beradi yashil rang .

Kaliy permanganat KMnO 4 ning kaliy sulfid bilan kislotali, neytral va ishqoriy muhitdagi o‘zaro ta’sirini ko‘rib chiqamiz. Bu reaksiyalarda sulfid ionining oksidlanish mahsuloti S0 ga teng.

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,

Ushbu reaksiyadagi keng tarqalgan xato - bu reaksiya mahsulotlarida oltingugurt va ishqorning o'zaro ta'sirini ko'rsatishdir. Biroq, oltingugurt ishqor bilan juda og'ir sharoitlarda (ko'tarilgan haroratda) o'zaro ta'sir qiladi, bu reaktsiya shartlariga mos kelmaydi. Oddiy sharoitlarda molekulyar oltingugurt va ishqorni ularning o'zaro ta'siri mahsulotlarini emas, balki alohida ko'rsatish to'g'ri bo'ladi.

K 2 S + 2 KMnO 4 –(KOH)= 2 K 2 MnO 4 + S↓

Ushbu reaktsiyani tuzishda ham qiyinchiliklar paydo bo'ladi. Gap shundaki, bu holda reaksiyani tenglashtirish uchun reagentlarga muhit molekulasini (KOH yoki boshqa gidroksidi) yozish shart emas. Ishqor reaksiyada ishtirok etadi va kaliy permanganatning qaytarilish mahsulotini aniqlaydi, lekin uning ishtirokisiz reagentlar va mahsulotlar tenglashtiriladi. Agar kimyoviy reaksiya sodir bo'layotgan har bir jarayonni ko'rsatmaydigan, balki barcha jarayonlar yig'indisining aksi bo'lgan oddiy belgi ekanligini eslasak, bu paradoksni osongina hal qilish mumkin. Buni o'zingiz qanday aniqlash mumkin? Agar siz klassik sxemaga amal qilsangiz - balans - balans koeffitsientlari - metallni tenglashtirish, u holda siz metallar muvozanat koeffitsientlari bilan tenglashtirilganligini va reaksiya tenglamasining chap tomonida ishqorning mavjudligi ortiqcha bo'lishini ko'rasiz.

Permanganatlar oksidlanish:

  • metall bo'lmaganlar salbiy oksidlanish darajasi bilan oddiy moddalarga (oksidlanish darajasi 0 bilan), istisnolar — fosfor, mishyak - +5 gacha ;
  • metall bo'lmaganlar oraliq oksidlanish darajasi bilan oksidlanishning eng yuqori darajasiga;
  • faol metallar barqaror ijobiy metallning oksidlanish darajasi.

KMnO 4 + neMe (eng past d.o.) = neMe 0 + boshqa mahsulotlar

KMnO 4 + neMe (oraliq d.o.) = neMe (yuqoriroq d.o.) + boshqa mahsulotlar

KMnO 4 + Me 0 = Men (barqaror s.o.) + boshqa mahsulotlar

KMnO 4 + P -3 , As -3 = P +5 , As +5 + boshqa mahsulotlar

Xromat/bixromatni qayta tiklash sxemasi

Valentligi VI bo'lgan xromning o'ziga xos xususiyati shundaki, u suvli eritmalarda 2 xil tuz hosil qiladi: eritma muhitiga qarab xromatlar va bixromatlar. Faol metall xromatlar (masalan, K 2 CrO 4) barqaror tuzlardir ishqoriy muhit. Faol metallarning dikromatlari (bixromatlar). (masalan, K 2 Cr 2 O 7) - tuzlar, barqaror kislotali muhitda .

Xrom (VI) birikmalari ga qaytariladi xrom (III) birikmalari . Xrom birikmalari Cr +3 amfoterdir va eritma muhitiga qarab ular eritmada turli shakllarda mavjud: kislotali muhitda shaklda. tuzlar(amfoter birikmalar kislotalar bilan ta'sirlashganda tuzlar hosil qiladi), neytral muhitda erimaydi. amfoter xrom (III) gidroksid Cr(OH) 3 , va ishqoriy muhitda xrom (III) birikmalari hosil bo'ladi murakkab tuz, Masalan, kaliy geksagidroksoxromat (III) K 3 .

Xrom VI birikmalari oksidlanish:

  • metall bo'lmaganlar salbiy oksidlanish holatida oddiy moddalarga (oksidlanish darajasi 0 bilan), istisnolar — fosfor, mishyak - +5 gacha;
  • metall bo'lmaganlar oraliq oksidlanish holatida oksidlanishning eng yuqori darajasiga;
  • faol metallar oddiy moddalardan (oksidlanish bosqichi 0) bilan birikmalarga qadar barqaror ijobiy metallning oksidlanish darajasi.

Xromat/bikromat + NeMe (salbiy d.o.) = NeMe 0 + boshqa mahsulotlar

Xromat/bixromat + neMe (oraliq musbat d.o.) = neMe (yuqoriroq D.o.) + boshqa mahsulotlar

Xromat/bikromat + Me 0 = Me (barqaror d.o.) + boshqa mahsulotlar

Xromat/bikromat + P, As (salbiy d.o.) = P, As +5 + boshqa mahsulotlar

Nitratlarning parchalanishi

Nitrat tuzlari o'z ichiga oladi oksidlanish holatidagi azot +5 - kuchli oksidlovchi. Bunday azot kislorodni oksidlashi mumkin (O -2). Bu nitratlar qizdirilganda sodir bo'ladi. Ko'pgina hollarda kislorod oksidlanish darajasi 0 ga oksidlanadi, ya'ni. oldin molekulyar kislorod O2 .

Tuzni hosil qiluvchi metallning turiga qarab, nitratlarning termik (harorat) parchalanishi jarayonida turli mahsulotlar hosil bo'ladi: agar faol metall(elektrokimyoviy faollik qatorida mavjud magniyga), keyin azot oksidlanish darajasi +3 ga kamayadi va parchalanish paytida nitrit tuzlari va molekulyar kislorod hosil bo'ladi .

Masalan:

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2.

Faol metallar tabiatda tuzlar (KCl, NaCl) holida uchraydi.

Agar metall elektrokimyoviy faollik qatorida bo'lsa magniyning o'ng tomonida va misning chap tomonida (shu jumladan magniy va mis) , keyin parchalanishdan keyin u hosil bo'ladi metall oksidi barqaror oksidlanish holatida, azot oksidi (IV)(jigarrang gaz) va kislorod. Metall oksidi parchalanish jarayonida ham hosil bo'ladi lityum nitrat .

Masalan, parchalanish sink nitrat:

2Zn(NO 3) 2 → 2ZnO + 4NO 2 + O 2 .

Oraliq faollikdagi metallar tabiatda ko'pincha oksidlar (Fe 2 O 3, Al 2 O 3 va boshqalar) shaklida uchraydi.

Ionlar metallar, elektrokimyoviy faollik qatorida joylashgan misning o'ng tomonida kuchli oksidlovchi moddalardir. Da nitratlarning parchalanishi ular, N +5 kabi, kislorodning oksidlanishida ishtirok etadilar va oddiy moddalarga kamayadi, ya'ni. metall hosil bo'ladi va gazlar chiqariladi - azot oksidi (IV) va kislorod .

Masalan, parchalanish kumush nitrat:

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2.

Faol bo'lmagan metallar tabiatda oddiy moddalar sifatida uchraydi.

Ba'zi istisnolar!

Parchalanish ammoniy nitrat :

Ammiakli selitra molekulasi ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi moddani o'z ichiga oladi: -3 oksidlanish holatidagi azot faqat qaytaruvchi xususiyatni namoyon qiladi, +5 oksidlanish holatidagi azot esa faqat oksidlovchi xususiyatni namoyon qiladi.

Isitilganda ammiakli selitra parchalanadi. 270 o S gacha bo'lgan haroratlarda u hosil bo'ladi azot oksidi (I)("kulgan gaz") va suv:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O

Bu reaktsiyaga misol qarama-qarshi nomutanosiblik .

Azotning hosil boʻlgan oksidlanish darajasi dastlabki molekuladagi azot atomlarining oksidlanish darajasining oʻrtacha arifmetik koʻrsatkichidir.

Yuqori haroratlarda azot oksidi (I) oddiy moddalarga parchalanadi - azot Va kislorod:

2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O

Da parchalanish ammoniy nitrit NH4NO2 qarama-qarshi nomutanosiblik ham yuzaga keladi.

Azotning hosil bo'lgan oksidlanish darajasi ham boshlang'ich azot atomlari - oksidlovchi N +3 va qaytaruvchi N -3 oksidlanish darajalarining o'rtacha arifmetik qiymatiga teng.

NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O

Termik parchalanish marganets (II) nitrat metall oksidlanishi bilan birga:

Mn(NO 3) 2 = MnO 2 + 2NO 2

Temir (II) nitrat past haroratlarda u temir (II) oksidiga parchalanadi, qizdirilganda temir oksidlanish darajasiga +3 oksidlanadi:

2Fe(NO 3) 2 → 2FeO + 4NO 2 + O 2 60°C da
4Fe(NO 3) 2 → 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 >60°C da

Nikel (II) nitrat qizdirilganda nitritgacha parchalanadi.

Nitrat kislotaning oksidlanish xossalari

Nitrat kislota HNO 3 metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda amalda hech qachon vodorod hosil qilmaydi , ko'pchilik mineral kislotalardan farqli o'laroq.

Buning sababi shundaki, kislota tarkibida juda kuchli oksidlovchi modda - oksidlanish darajasi +5 bo'lgan azot mavjud. Qaytaruvchi moddalar - metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda turli xil azot qaytaruvchi mahsulotlar hosil bo'ladi.

Nitrat kislota + metall = metall tuzi + azotni qaytaruvchi mahsulot + H 2 O

Qaytarilganda nitrat kislotaga aylanishi mumkin azot oksidi (IV) NO 2 (N +4); azot oksidi (II) NO (N +2); azot oksidi (I) N 2 O ("kuluvchi gaz"); molekulyar azot N 2; ammoniy nitrat NH 4 NO 3. Qoida tariqasida, ulardan birining ustunligi bilan mahsulotlar aralashmasi hosil bo'ladi. Azot oksidlanish darajasiga +4 dan -3 gacha kamayadi. Qayta tiklash chuqurligi birinchi navbatda bog'liq kamaytiruvchi vositaning tabiati bo'yicha Va nitrat kislota kontsentratsiyasi bo'yicha . Qoida ishlaydi: kislota kontsentratsiyasi qanchalik past bo'lsa va metalning faolligi qanchalik yuqori bo'lsa, azot shunchalik ko'p elektron oladi va shunchalik kamaytirilgan mahsulotlar hosil bo'ladi..

Ba'zi qonuniyatlar reaktsiyada nitrat kislotaning metallar tomonidan qaytarilishining asosiy mahsulotini to'g'ri aniqlashga imkon beradi:

  • harakat ustiga juda suyultirilgan nitrat kislota yoqilgan metallar odatda shakllanadi ammoniy nitrat NH 4 NO 3;

Masalan, ruxning juda suyultirilgan nitrat kislota bilan reaksiyasi:

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

  • konsentrlangan nitrat kislota sovuqda passivlashtiradi ba'zi metallar - xrom Cr, alyuminiy Al va temir Fe . Eritma qizdirilganda yoki suyultirilganda reaktsiya paydo bo'ladi;

metall passivatsiyasi - bu metall yuzasida inert birikmalarning yupqa qatlamlari, bu holda asosan konsentrlangan nitrat kislota bilan reaksiyaga kirishmaydigan metall oksidlari hosil bo'lishi sababli metall sirtining faol bo'lmagan holatga o'tishi.

  • Nitrat kislota platina kichik guruhidagi metallar bilan reaksiyaga kirishmaydi — oltin Au, platina Pt, va palladiy Pd;
  • o'zaro aloqada bo'lganda faol bo'lmagan metallar bilan konsentrlangan kislota va o'rtacha faollikdagi metallar azot kislotagacha kamayadi azot oksidi (IV) YO'Q 2 ;

Masalan, misning konsentrlangan nitrat kislota bilan oksidlanishi:

Cu+ 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

  • o'zaro aloqada bo'lganda faol metallar bilan konsentrlangan nitrat kislota shakllanadi Azot oksidi (I) N2O ;

Masalan, oksidlanish natriy konsentrlangan azot kislotasi:

Na+ 10HNO 3 = 8NaNO 3 + N 2 O + 5H 2 O

  • o'zaro aloqada bo'lganda nitrat kislotani faol bo'lmagan metallar bilan suyultiring (vodorodning o'ng tomonidagi faollik qatorida) kislota gacha kamayadi azot oksidi (II) NO ;
  • o'zaro aloqada bo'lganda nitrat kislotani o'rtacha faollikdagi metallar bilan suyultiring ham shakllanadi azot oksidi (II) NO yoki azot oksidi N 2 O yoki molekulyar azot N 2 - qo'shimcha omillarga bog'liq (metall faolligi, metallning silliqlash darajasi, kislota suyultirish darajasi, harorat).
  • o'zaro aloqada bo'lganda faol metallar bilan suyultirilgan azot kislotasi shakllanadi molekulyar azot N 2 .

Turli metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda nitrat kislotaning qaytarilish mahsulotlarini taxminan aniqlash uchun men mayatnik printsipidan foydalanishni taklif qilaman. Sarkacning holatini o'zgartiruvchi asosiy omillar quyidagilardir: kislota kontsentratsiyasi va metall faolligi. Soddalashtirish uchun biz 3 turdagi kislota konsentratsiyasidan foydalanamiz: konsentrlangan (30% dan ortiq), suyultirilgan (30% yoki undan kam), juda suyultirilgan (5% dan kam). Metalllarni faolligiga ko'ra faol (alyuminiydan oldin), o'rta faollik (alyuminiydan vodorodgacha) va faol bo'lmagan (vodoroddan keyin) ga ajratamiz. Biz nitrat kislotaning qaytarilish mahsulotlarini oksidlanish darajasining kamayishi tartibida joylashtiramiz:

NO2; YO'Q; N2O; N 2; NH4NO3

Metall qanchalik faol bo'lsa, biz o'ngga o'tamiz. Konsentratsiya qanchalik yuqori bo'lsa yoki kislotaning suyultirish darajasi qanchalik past bo'lsa, biz chapga o'tamiz.

Masalan , konsentrlangan kislota va nofaol metall mis Cu o'zaro ta'sir qiladi. Natijada, biz o'ta chap holatga o'tamiz, azot oksidi (IV), mis nitrat va suv hosil bo'ladi.

Metalllarning sulfat kislota bilan reaksiyasi

Suyultirilgan sulfat kislota oddiy mineral kislota kabi metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bular. vodorodgacha bo'lgan elektrokimyoviy kuchlanishlar qatorida joylashgan metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bu erda oksidlovchi vosita H + ionlari bo'lib, ular molekulyar vodorod H 2 ga qaytariladi. Bunday holda, metallar, qoida tariqasida, oksidlanadi eng kam oksidlanish darajasi.

Masalan:

Fe + H 2 SO 4 (dil) = FeSO 4 + H 2

vodoroddan oldin ham, keyin ham kuchlanish oralig'idagi metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi.

H 2 SO 4 (kons) + metall = metall tuzi + oltingugurtni qaytaruvchi mahsulot (SO 2, S, H 2 S) + suv

Konsentrlangan sulfat kislota metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda, metall tuzi (barqaror oksidlanish holatida), suv va oltingugurtni qaytaruvchi mahsulot hosil bo'ladi - oltingugurt dioksidi S +4 O 2, molekulyar oltingugurt S yoki vodorod sulfidi H 2 S -2, kontsentratsiya darajasiga, metallning faolligiga, uning silliqlash darajasiga, haroratga va boshqalarga bog'liq. Konsentrlangan sulfat kislota metallar bilan reaksiyaga kirishganda molekulyar vodorod hosil bo'lmaydi!

Konsentrlangan sulfat kislotaning metallar bilan o'zaro ta'sirining asosiy tamoyillari:

1. Konsentrlangan sulfat kislota passivlashtiradi alyuminiy, xrom, temir xona haroratida yoki sovuqda;

2. Konsentrlangan sulfat kislota o'zaro ta'sir qilmaydi Bilan oltin, platina va palladiy ;

3. BILAN faol bo'lmagan metallar konsentrlangan sulfat kislota ga qayta tiklandi oltingugurt (IV) oksidi.

Masalan, mis konsentrlangan sulfat kislota bilan oksidlanadi:

Cu 0 + 2H 2 S +6 O 4 (konk) = Cu +2 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O

4. O'zaro aloqada bo'lganda faol metallar va sink bilan konsentrlangan sulfat kislota hosil qiladioltingugurt S yoki vodorod sulfid H 2 S 2- (haroratga, silliqlash darajasiga va metallning faolligiga qarab).

Masalan , konsentrlangan sulfat kislotaning rux bilan o'zaro ta'siri:

8Na 0 + 5H 2 S +6 O 4 (konk) → 4Na 2 + SO 4 + H 2 S — 2 + 4H 2 O

Vodorod peroksid

Vodorod periks H 2 O 2 oksidlanish holatida -1 kislorodni o'z ichiga oladi. Bunday kislorod oksidlanish darajasini ham oshirishi, ham kamaytirishi mumkin. Shunday qilib, vodorod periks namoyon bo'ladi ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi xususiyatga ega.

Qaytaruvchi moddalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, vodorod periks oksidlovchi moddaning xususiyatlarini namoyon qiladi va -2 oksidlanish darajasiga kamayadi. Odatda, vodorod periksni kamaytirish mahsuloti reaktsiya sharoitlariga qarab suv yoki gidroksid ionidir. Masalan:

S +4 O 2 + H 2 O 2 -1 → H 2 S +6 O 4 -2

Oksidlovchi moddalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, peroksid molekulyar kislorodga oksidlanadi (oksidlanish darajasi 0): O 2 . Masalan :

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