Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini qanday yechish mumkin? Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari (OKR): misollar Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari 9 kimyo.
Umumiy va noorganik kimyo bo'yicha muammoli kitob
2.2. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari
Qarang vazifalar >>>Nazariy qism
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalariga elementlarning oksidlanish darajasining o'zgarishi bilan birga keladigan kimyoviy reaktsiyalar kiradi. Bunday reaksiyalar tenglamalarida koeffitsientlarni tanlash kompilyatsiya qilish yo'li bilan amalga oshiriladi elektron balans. Elektron balans yordamida koeffitsientlarni tanlash usuli quyidagi bosqichlardan iborat:
a) reaktivlar va mahsulotlar formulalarini yozing, so'ngra ularning oksidlanish darajasini oshiradigan va kamaytiradigan elementlarni toping va ularni alohida yozing:
MnCO 3 + KClO 3 ® MnO2+ KCl + CO2
Cl V¼ = Cl - I
Mn II¼ = Mn IV
b) har bir yarim reaksiyada atomlar va zaryadlar sonining saqlanish qonunlariga rioya qilgan holda yarim qaytarilish va oksidlanish reaksiyalari tenglamalarini tuzing:
yarim reaksiya tiklanish Cl V + 6 e - = Cl - I
yarim reaksiya oksidlanish Mn II- 2 e - = Mn IV
v) yarim reaksiyalar tenglamasi uchun qo'shimcha omillar tanlanadi, shunda zaryadning saqlanish qonuni butun reaksiya uchun qondiriladi, buning uchun qaytarilish yarim reaksiyalarida qabul qilingan elektronlar soni Oksidlanish yarim reaksiyasida berilgan elektronlar:
Cl V + 6 e - = Cl - men 1
Mn II- 2 e - = Mn IV 3
d) reaktsiya sxemasiga stexiometrik koeffitsientlarni kiritish (topilgan omillardan foydalangan holda) (1 koeffitsient olib tashlangan):
3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MnO 2 + KCl+CO2
d) reaksiya paytida oksidlanish darajasini o'zgartirmaydigan elementlarning atomlari sonini tenglashtiring (agar ikkita bunday element bo'lsa, ulardan birining atomlari sonini tenglashtirish va ikkinchisini tekshirish kifoya). Kimyoviy reaksiya tenglamasi olinadi:
3 MnCO 3 + KClO 3 = 3 MnO 2 + KCl+ 3 CO 2
3-misol. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi tenglamasida koeffitsientlarni tanlang
Fe 2 O 3 + CO ® Fe + CO 2
Yechim
Fe 2 O 3 + 3 CO = 2 Fe +3 CO 2
Fe III + 3 e - = Fe 0 2
C II - 2 e - = C IV 3
Bir moddaning ikkita elementi atomlarining bir vaqtning o'zida oksidlanishi (yoki kamayishi) bilan hisoblash ushbu moddaning bitta formula birligi uchun amalga oshiriladi.
4-misol. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi tenglamasida koeffitsientlarni tanlang
Fe(S ) 2 + O 2 = Fe 2 O 3 + SO 2
Yechim
4Fe(S ) 2 + 11 O 2 = 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2
FeII- e - = Fe III
- 11 e - 4
2S - I - 10 e - = 2S IV
O 2 0 + 4 e - = 2O - II+4 e - 11
3 va 4-misollarda oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarning funktsiyalari turli moddalar o'rtasida taqsimlangan, Fe 2 O 3 va O 2 - oksidlovchi moddalar, CO va Fe(S)2 - kamaytiruvchi vositalar; Bunday reaksiyalar quyidagicha tasniflanadi molekulalararo redoks reaktsiyalari.
Qachon intramolekulyar oksidlanish-qaytarilish, bir xil moddada bir elementning atomlari oksidlanib, boshqa elementning atomlari kamayganda, hisoblash moddaning bitta formula birligi bo'yicha amalga oshiriladi.
5-misol. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi tenglamasida koeffitsientlarni tanlang
(NH 4) 2 CrO 4 ® Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O + NH 3
Yechim
2 (NH 4) 2 CrO 4 = Cr 2 O 3 + N 2 +5 H 2 O + 2 NH 3
CrVI + 3 e - = Cr III 2
2N - III - 6 e - = N 2 0 1
Reaksiyalar uchun dismutatsiya (nomutanosiblik, avtooksidlanish- o'z-o'zini tiklash), bunda reaktivdagi bir xil element atomlari oksidlanadi va qaytariladi, tenglamaning o'ng tomoniga birinchi navbatda qo'shimcha omillar qo'shiladi, so'ngra reaktiv uchun koeffitsient topiladi.
6-misol. Dismutatsiya reaksiyasi tenglamasida koeffitsientlarni tanlang
H2O2 ® H2O+O2
Yechim
2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2
O - I+ e - =O - II 2
2O - I - 2 e - = O 2 0 1
Kommutatsiya reaktsiyasi uchun ( sinproportsionallik), turli reagentlarning bir xil elementi atomlari, ularning oksidlanish va qaytarilishi natijasida bir xil oksidlanish darajasini oladi, birinchi navbatda, tenglamaning chap tomoniga qo'shimcha omillar qo'shiladi.
7-misol. Kommutatsiya reaktsiyasi tenglamasida koeffitsientlarni tanlang:
H 2 S + SO 2 = S + H 2 O
Yechim
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
S - II - 2 e - = S 0 2
SIV+4 e - = S 0 1
Suvli eritmada ionlar ishtirokida sodir bo'ladigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari tenglamalarida koeffitsientlarni tanlash uchun usul qo'llaniladi. elektron-ion balansi. Elektron-ion balansidan foydalangan holda koeffitsientlarni tanlash usuli quyidagi bosqichlardan iborat:
a) shu oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi reaktivlarining formulalarini yozing
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + H 2 S
va ularning har birining kimyoviy funktsiyasini aniqlang (bu erda K2Cr2O7 - oksidlovchi modda, H 2 SO 4 - kislotali reaksiya muhiti, H2S - kamaytiruvchi vosita);
b) (keyingi qatorga) ion shaklidagi reagentlarning formulalarini yozing, bunda faqat ionlar (kuchli elektrolitlar uchun), molekulalar (kuchsiz elektrolitlar va gazlar uchun) va formula birliklari (qattiq moddalar uchun) ko'rsatiladi. oksidlovchi sifatida reaksiya ( Cr2O72 - ), atrof-muhit ( H+- aniqrog'i, oksonium kationi H3O+ ) va qaytaruvchi vosita ( H2S):
Cr2O72 - +H++H2S
v) oksidlovchining qaytarilgan formulasini va qaytaruvchining oksidlangan shaklini aniqlang, ular ma'lum bo'lishi yoki aniqlanishi kerak (masalan, bu erda dixromat ioni xrom kationlarini o'tkazadi ( III) va vodorod sulfidi - oltingugurtga); Ushbu ma'lumotlar keyingi ikki qatorga yoziladi, qaytarilish va oksidlanish yarim reaksiyalari uchun elektron-ion tenglamalari tuziladi va yarim reaktsiya tenglamalari uchun qo'shimcha omillar tanlanadi:
yarim reaksiya Cr 2 O 7 2 ning kamayishi - + 14 H + + 6 e - = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 1
yarim reaksiya H 2 S oksidlanishi - 2 e - = S (t) + 2 H + 3
d) yarim reaksiya tenglamalarini jamlab, berilgan reaksiyaning ion tenglamasini tuzing, ya'ni. qo'shimcha yozuv (b):
Cr2O72 - + 8 H + + 3 H 2 S = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O + 3 S ( T)
d) ionli tenglamaga asoslanib, ushbu reaksiyaning molekulyar tenglamasini tuzing, ya'ni. qo'shimcha yozuv (a) va ion tenglamada etishmayotgan kationlar va anionlarning formulalari qo'shimcha mahsulotlar formulalariga guruhlangan ( K2SO4):
K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3H 2 S = Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O + 3S ( t ) + K 2 SO 4
f) tanlangan koeffitsientlarni tenglamaning chap va o'ng tomonidagi elementlarning atomlari soni bo'yicha tekshiring (odatda faqat kislorod atomlari sonini tekshirish kifoya).
OksidlanganVa tiklandi Oksidlovchi va qaytaruvchi shakllar ko'pincha kislorod tarkibida farqlanadi (taqqoslang Cr2O72 - va Cr 3+ ). Shuning uchun elektron-ion balansi usuli yordamida yarim reaksiya tenglamalarini tuzishda ular H + / H 2 O (kislotali muhit uchun) va OH juftlarini o'z ichiga oladi. - / H 2 O (ishqoriy muhit uchun). Agar bir shakldan ikkinchisiga o'tayotganda, asl shakl (odatda - oksidlangan) oksid ionlarini yo'qotadi (quyida kvadrat qavs ichida ko'rsatilgan), keyin ikkinchisi, chunki ular erkin shaklda mavjud emas, kislotali muhitda va ishqoriy muhitda vodorod kationlari bilan birlashtirilishi kerak. - suv molekulalari bilan, bu suv molekulalarining (kislotali muhitda) va gidroksid ionlarining (ishqoriy muhitda) shakllanishiga olib keladi.):
kislotali muhit[ O2 - ] + 2 H + = H 2 O
ishqoriy muhit [O 2 - ] + H 2 O = 2 OH -
Asl shaklida oksid ionlarining etishmasligi (odatda- kamayadi) oxirgi shaklga nisbatan suv molekulalari (kislotali muhitda) yoki gidroksid ionlari (ishqoriy muhitda) qo'shilishi bilan qoplanadi:
kislotali muhit H 2 O = [ O 2 - ] + 2 H +
ishqoriy muhit2 OH - = [ O 2 - ] + H 2 O
8-misol. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi tenglamasida elektron-ion balansi usuli yordamida koeffitsientlarni tanlang:
® MnSO 4 + H 2 O + Na 2 SO 4 + ¼
Yechim
2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 + 5 Na 2 SO 3 =
2 MnSO 4 + 3 H 2 O + 5 Na 2 SO 4 + + K 2 SO 4
2 MnO 4 - + 6 H + + 5 SO 3 2 - = 2 Mn 2+ + 3 H 2 O + 5 SO 4 2 -
MnO4 - + 8H + + 5 e - = Mn 2+ + 4 H 2 O2
SO 3 2 - +H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 5
9-misol. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi tenglamasida elektron-ion balansi usuli yordamida koeffitsientlarni tanlang:
Na 2 SO 3 + KOH + KMnO 4 ® Na 2 SO 4 + H 2 O + K 2 MnO 4
Yechim
Na 2 SO 3 + 2 KOH + 2 KMnO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + 2 K 2 MnO 4
SO 3 2 - + 2 OH - + 2 MnO 4 - = SO 4 2 - + H 2 O + 2 MnO 4 2 -
MnO4 - + 1 e - = MnO 4 2 - 2
SO 3 2 - + 2 OH - - 2 e - = SO 4 2 - + H 2 O 1
Agar permanganat ioni zaif kislotali muhitda oksidlovchi sifatida ishlatilsa, qaytarilish yarim reaktsiyasi tenglamasi:
MnO4 - + 4 H + + 3 e - = MnO 2( t) + 2 H 2 O
va agar bir oz ishqoriy muhitda bo'lsa, unda
MnO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = MnO 2( t) + 4 OH -
Ko'pincha zaif kislotali va ozgina gidroksidi muhit shartli ravishda neytral deb ataladi va chap tomondagi yarim reaktsiya tenglamalariga faqat suv molekulalari kiritiladi. Bunday holda, tenglamani tuzishda siz (qo'shimcha omillarni tanlagandan so'ng) H + va OH ionlaridan suv hosil bo'lishini aks ettiruvchi qo'shimcha tenglamani yozishingiz kerak. - .
10-misol. Neytral muhitda sodir bo'ladigan reaktsiya tenglamasidagi koeffitsientlarni tanlang:
KMnO 4 + H 2 O + Na 2 SO 3 ® Mn HAQIDA 2( t) + Na 2 SO 4 ¼
Yechim
2 KMnO 4 + H 2 O + 3 Na 2 SO 3 = 2 MnO 2( t) + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH
MnO4 - + H 2 O + 3 SO 3 2 - = 2 MnO 2( t ) + 3 SO 4 2 - + 2 OH -
MnO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - = MnO 2( t) + 4 OH -
SO 3 2 - +H2O - 2 e - = SO 4 2 - +2H+
8OH - + 6 H + = 6 H 2 O + 2 OH -
Shunday qilib, agar 10-misoldagi reaktsiya oddiygina kaliy permanganat va natriy sulfitning suvli eritmalarini birlashtirish orqali amalga oshirilsa, u kaliy gidroksid hosil bo'lishi sababli shartli neytral (va aslida bir oz ishqoriy) muhitda davom etadi. Agar kaliy permanganat eritmasi ozgina kislotali bo'lsa, reaktsiya kuchsiz kislotali (shartli neytral) muhitda davom etadi.
11-misol. Kuchsiz kislotali muhitda sodir bo'ladigan reaksiya tenglamasida koeffitsientlarni tanlang:
KMnO 4 + H 2 SO 4 + Na 2 SO 3 ® Mn HAQIDA 2( t) + H 2 O + Na 2 SO 4 + ¼
Yechim
2KMnO 4 + H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 = 2Mn O 2( T) + H 2 O + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4
2 MnO 4 - + 2 H + + 3 SO 3 2 - = 2 MnO 2( t ) + H 2 O + 3 SO 4 2 -
MnO4 - + 4H + + 3 e - = Mn O 2( t ) + 2 H 2 O2
SO 3 2 - +H2O - 2 e - = SO 4 2 - + 2 H + 3
Reaksiyadan oldin va keyin oksidlovchi moddalar va qaytaruvchi moddalarning mavjudligi shakllari, ya'ni. ularning oksidlangan va qaytarilgan shakllari deyiladi redoks juftliklari. Shunday qilib, kimyoviy amaliyotdan ma'lumki (va buni eslash kerak) kislotali muhitda permanganat ioni marganets kationini hosil qiladi ( II) (juft MnO 4 - +H+/ Mn 2+ + H 2 O ), bir oz ishqoriy muhitda- marganets (IV) oksidi (juft MnO 4 - +H+ ¤ Mn O 2(t) + H 2 O yoki MnO 4 - + H 2 O = Mn O 2(t) + OH - ). Oksidlangan va qaytarilgan shakllarning tarkibi, shuning uchun ma'lum bir elementning turli oksidlanish darajalarida kimyoviy xossalari bilan belgilanadi, ya'ni. suvli eritmaning turli muhitlarida o'ziga xos shakllarning tengsiz barqarorligi. Ushbu bo'limda qo'llaniladigan barcha redoks juftlari 2.15 va 2.16 muammolarida keltirilgan.
Orqaga oldinga
Diqqat! Slaydni oldindan ko'rish faqat ma'lumot uchun mo'ljallangan va taqdimotning barcha xususiyatlarini aks ettirmasligi mumkin. Agar siz ushbu ish bilan qiziqsangiz, to'liq versiyasini yuklab oling.
Darslik: Rudzitis G.E., Feldman F.G. Kimyo: ta'lim muassasalarining 9-sinfi uchun darslik / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 12-nashr. – M .: Ta'lim, "Moskva darsliklari" OAJ, 2009. - 191 b.
Maqsad: talabalarda oksidlanish-qaytarilish jarayonlari va ularning mexanizmi haqida tushunchalarini shakllantirish
Kutilgan natijalar
Mavzu:
Ish davomida talabalar
egallaydi
- kimyo bilan bog'liq hayotiy vaziyatlarni tahlil qilish va ob'ektiv baholash qobiliyati, kundalik hayotda ishlatiladigan moddalar bilan xavfsiz ishlash ko'nikmalari; salomatlik va atrof-muhitni saqlash uchun ekologik toza xatti-harakatlarni tahlil qilish va rejalashtirish qobiliyati
- haqiqatda kuzatilgan kimyoviy hodisalar va jarayonlar o'rtasidagi aloqalarni o'rnatish, moddalarning xilma-xilligi sabablarini, moddalar xossalarining ularning tuzilishiga bog'liqligini tushuntirish qobiliyati;
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari tenglamasini tuzishga ilmiy yondashuvni o‘zlashtirish
Metamavzu
Ish davomida talabalar qodir bo'ladi
- tushunchalarni aniqlash, umumlashtirishlar yaratish, o‘xshashliklarni o‘rnatish, tasniflash, tasniflash uchun asoslar va mezonlarni mustaqil tanlash, sabab-natija munosabatlarini o‘rnatish, mantiqiy fikrlash, xulosa chiqarish (induktiv, deduktiv va analogiya bo‘yicha) va xulosalar chiqarish;
- ta'lim va kognitiv muammolarni hal qilish uchun belgilar va belgilar, modellar va diagrammalarni yaratish, qo'llash va o'zgartirish;
- ekologik fikrlashni kognitiv, kommunikativ, ijtimoiy amaliyot va kasbiy rahbarlikda qo'llash
Shaxsiy
Ish davomida talabalar egallaydi
- ekologik tafakkurning zamonaviy darajasiga mos keladigan ekologik madaniyat asoslari, hayotiy vaziyatlarda ekologik yo'naltirilgan aks ettiruvchi-baholash va amaliy faoliyat tajribasi;
2.1. Kimyoviy reaksiya. Kimyoviy reaksiyalarning shartlari va belgilari. Kimyoviy tenglamalar.
2.2. Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishi bo'yicha kimyoviy reaksiyalarning tasnifi
2.6. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. Oksidlovchi va qaytaruvchi vosita.
KIM GIA tomonidan sinovdan o'tgan ko'nikmalar va harakatlar
Bilish/tushunish
- kimyoviy belgilar: kimyoviy moddalar formulalari, kimyoviy reaksiyalar tenglamalari
- eng muhim kimyoviy tushunchalar: oksidlanish darajasi, oksidlovchi va qaytaruvchi, oksidlanish va qaytarilish, noorganik kimyodagi reaksiyalarning asosiy turlari.
1.2.1. eng muhim kimyoviy tushunchalarning xarakterli xususiyatlari
1.2.2. eng muhim kimyoviy tushunchalar o'rtasidagi munosabatlar mavjudligi haqida
Yozish
2.5.3. kimyoviy reaksiyalar tenglamalari.
O'tkazish shakli: AKTdan foydalangan holda dars, shu jumladan o'quvchilarning o'quv va kognitiv faoliyatini tashkil etishning juftlashgan, individual shakllari.
Treningning davomiyligi: 45 daqiqa.
Ta'lim texnologiyalaridan foydalanish: evristik o'qitish usuli, hamkorlikda o'rganish
Darslar davomida
I. Muammolilik, aktuallashtirish, motivatsiya – 10 min.
Frontal suhbat
- Atomlar va ionlar nima.
- Farqi nimada?
- Elektronlar nima?
- Oksidlanish darajasi nima?
- Oksidlanish soni qanday hisoblanadi?
Doskada talabalarga quyidagi moddalarning oksidlanish darajalarini joylashtirish taklif etiladi:
Sl 2 O 7, SO 3, H 3 PO 4, P 2 O 5, Na 2 CO 3, CuSO 4, Cl 2, HClO 4, K 2 Cr 2 O 7, Cr 2 (SO 4) 3, Al(NO) 3) 3, CaSO 4,
NaMnO 4, MnCl 2, HNO 3, N 2, N 2 O, HNO 2, H 2 S, Ca 3 (PO 4) 2
II. Yangi materialni o'rganish. O'qituvchining tushuntirishi. 15 daqiqa.
Asosiy tushunchalar (2-slayd):
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari- bu ikki elementning oksidlanish darajalari o'zgarib turadigan reaktsiyalar, ulardan biri qaytaruvchi, ikkinchisi oksidlovchi moddadir.
Qaytaruvchi vosita- bu reaksiya jarayonida elektronlardan voz kechadigan va o'zi oksidlangan element
Oksidlovchi- bu reaksiya jarayonida elektronlarni qabul qiluvchi va o'zi qisqargan element
Oksidlanish-qaytarilish tenglamalarini tuzish qoidalari(3-slayd)
1. Reaksiya tenglamasini yozing (4-slayd).
CuS+HNO 3 ->Cu(NO 3) 2 + S + NO+H 2 O
2. Barcha elementlarning oksidlanish darajalarini joylashtiramiz
Cu +2 S -2 +H +1 N +5 O -2 3 -> Cu +2 (N +5 O -2 3) -1 2 + S 0 + N +2 O -2 +H +1 2 O -2
3. Oksidlanish darajalarini o'zgartirgan elementlarni ajratib ko'rsatamiz
Cu +2 S -2 +H +1 N +5 O -2 3 -> Cu +2 (N +5 O -2 3) -1 2 + S 0 + N +2 O -2 +H +1 2 O -2
Reaksiya natijasida ikkita elementning oksidlanish darajasi o'zgarganini ko'ramiz -
- oltingugurt (S) butunlay o'zgartirildi (dan – 2 oldin 0 )
- azot (N) qisman o'zgartirildi (dan +5 oldin +2 o'zgartirildi), ba'zilari qoldi +5
4. Oksidlanish darajasi o‘zgargan elementlarni yozamiz va elektronlarning o‘tishini ko‘rsatamiz (5-slayd).
CuS -2 +HN +5 O 3 -> Cu(N +5 O 3) 2 + S 0 + N +2 O+H 2 O
S -2 - 2e S 0
5. Elektron balans tuzamiz va koeffitsientlarni topamiz
6. Balansda topilgan koeffitsientlarni tenglamaga almashtiramiz (elementlari oksidlanish darajasini o'zgartirgan moddalar uchun koeffitsientlar o'rnatiladi) (6-slayd).
CuS -2 +HN +5 O 3 -> Cu(N +5 O 3) 2 + 3 S0+ 2 N+2O+H2O
7. Tenglash usuli yordamida etishmayotgan koeffitsientlarni keltiramiz
3CuS -2 +8HN +5 O 3 -> 3Cu(N +5 O 3) 2 + 3S 0 + 2N +2 O+4H 2 O
8. Kisloroddan foydalanib, tenglamaning to'g'riligini tekshiramiz (7-slayd).
Kislorod reaktsiyasidan oldin 24 atom = Kislorod reaktsiyasidan keyin 24 atom
9. Oksidlovchi va qaytaruvchi va jarayonlar - oksidlanish va qaytarilishni aniqlang.
S -2 (CuSda) qaytaruvchi vositadir, chunki elektronlarni beradi
N +5 (HNO 3 da) oksidlovchi moddadir, chunki elektronlarni beradi
III. O'rganilgan materialni mustahkamlash (25 daqiqa)
O‘quvchilarga topshiriqni juftlikda bajarishlari so‘raladi.
1-topshiriq. 10 min. (slayd 8)
Talabalarga algoritmga muvofiq reaksiya tenglamasini tuzish taklif etiladi.
Mg+H 2 SO 4 -> MgSO 4 + H 2 S + H 2 O
Ishni tekshirish
4Mg 0 +5H 2 +1 S +6 O 4 -2 -> 4Mg +2 S +6 O 4 -2 + H 2 +1 S -2 + 4H 2 +1 O -2
| O'tish e – | Elektronlar soni | MOQ | Imkoniyatlar |
| 2 | 4 | ||
 |
1 |
2-topshiriq. 15 min. (slaydlar 9, 10)
Talabalardan to'ldirish so'raladi sinov(juftlikda). Test topshiriqlari doskada tekshiriladi va saralanadi.
Savol № 1
Qaysi tenglama oksidlanish-qaytarilish reaksiyasiga mos keladi?
- CaCO 3 = CaO + CO 2
- BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaCl
- Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
- Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O = 2NaHCO 3
Savol № 2
2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 reaksiya tenglamasida qaytaruvchi formula oldidagi koeffitsient teng.
Savol № 3
5Ca + 12HNO 3 = 5Ca(NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O reaksiya tenglamasida oksidlovchi moddadir.
- Ca(NO3)2
- HNO3
- H2O
Savol № 4
Taklif etilgan sxemalardan qaysi biri reduktorga mos keladi
- S 0 > S -2
- S +4 -> S +6
- S -2 > S -2
- S +6 -> S +4
Savol № 5
Reaksiya tenglamasida 2SO 2 + O 2 -> 2 SO 3 oltingugurt
- oksidlanadi
- qayta tiklanmoqda
- oksidlanmaydi va qaytarilmaydi
- ham oksidlanadi, ham qaytaradi
Savol № 6
Qaysi element reaksiya tenglamasida qaytaruvchi hisoblanadi
2KClO 3 -> 2KCl + 3O 2
- kaliy
- kislorod
- vodorod
Savol № 7
Sxema Br -1 -> Br +5 elementga mos keladi
- oksidlovchi vosita
- restavrator
- ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi
Savol № 8
Xlorid kislota reaksiyada qaytaruvchi vositadir
- PbO 2 + 4HCl = PbCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
- Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
- PbO + 2HCl = PbCl 2 + H 2 O
- Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl+ CO 2 + H 2 O
Test savollariga javoblar.
savol raqami 1 2 3 4 5 6 7 8 javob 3 1 3 2 1 3 2 1
Uy vazifasi: 5-band, masalan. 6,7,8 22-bet (darslik).
9.1. Kimyoviy reaksiyalar qanday?
Tabiatdagi har qanday kimyoviy hodisani kimyoviy reaksiyalar deb atashimizni eslaylik. Kimyoviy reaksiya jarayonida ba'zi kimyoviy bog'lar buziladi, boshqalari hosil bo'ladi. Reaksiya natijasida ba'zi kimyoviy moddalardan boshqa moddalar olinadi (1-bobga qarang).
§ 2.5 uchun uy vazifangizni bajarayotib, siz kimyoviy o'zgarishlarning barcha to'plamidan to'rtta asosiy reaktsiya turlarini an'anaviy tanlash bilan tanishdingiz va keyin siz ularning nomlarini ham taklif qildingiz: birikma, parchalanish, almashtirish va almashish reaktsiyalari.
Murakkab reaksiyalarga misollar:
C + O 2 = CO 2; (1)
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3; (2)
NH 3 + CO 2 + H 2 O = NH 4 HCO 3. (3)
Parchalanish reaktsiyalariga misollar:
2Ag 2 O 4Ag + O 2; (4)
CaCO 3 CaO + CO 2; (5)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O. (6)
Almashtirish reaksiyalariga misollar:
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu; (7)
2NaI + Cl 2 = 2NaCl + I 2; (8)
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2. (9)
| Almashinuv reaktsiyalari- kimyoviy reaktsiyalar, bunda boshlang'ich moddalar o'zlarining tarkibiy qismlari bilan almashinadi. |
Almashinuv reaksiyalariga misollar:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2H 2 O; (10)
HCl + KNO 2 = KCl + HNO 2; (o'n bir)
AgNO 3 + NaCl = AgCl + NaNO 3. (12)
Kimyoviy reaktsiyalarning an'anaviy tasnifi ularning barcha xilma-xilligini qamrab olmaydi - reaktsiyalarning to'rtta asosiy turiga qo'shimcha ravishda, yana ko'p murakkab reaktsiyalar ham mavjud.
Boshqa ikki turdagi kimyoviy reaktsiyalarni aniqlash ularda ikkita muhim kimyoviy bo'lmagan zarralar: elektron va protonning ishtirokiga asoslanadi.
Ba'zi reaktsiyalar paytida elektronlarning bir atomdan ikkinchisiga to'liq yoki qisman o'tishi sodir bo'ladi. Bunday holda, boshlang'ich moddalarni tashkil etuvchi elementlar atomlarining oksidlanish darajalari o'zgaradi; Berilgan misollardan 1, 4, 6, 7 va 8 reaksiyalar. Bu reaksiyalar deyiladi. redoks.
Boshqa reaksiyalar guruhida vodorod ioni (H+), ya'ni proton reaksiyaga kirishuvchi zarrachadan ikkinchisiga o'tadi. Bunday reaktsiyalar deyiladi kislota-asos reaktsiyalari yoki proton uzatish reaktsiyalari.
Berilgan misollar orasida bunday reaktsiyalar 3, 10 va 11 reaksiyalardir. Bu reaktsiyalarga o'xshab, ba'zan redoks reaktsiyalari deyiladi. elektron uzatish reaktsiyalari. Siz 2-§da OVR bilan, keyingi boblarda esa KOR bilan tanishasiz.
BIRASH REAKSIYALARI, AYRISH REAKSIYALARI, ALMASH REAKSIYALARI, ALMASH REAKSIYALARI, KIRISH-KILISH REAKSIYALARI, KISLOTA-ASSLI REAKSIYALAR.
Quyidagi sxemalarga mos keladigan reaksiya tenglamalarini yozing:
a) HgO Hg + O 2 ( t); b) Li 2 O + SO 2 Li 2 SO 3; c) Cu(OH) 2 CuO + H 2 O ( t);
d) Al + I 2 AlI 3; e) CuCl 2 + Fe FeCl 2 + Cu; e) Mg + H 3 PO 4 Mg 3 (PO 4) 2 + H 2;
g) Al + O 2 Al 2 O 3 ( t); i) KClO 3 + P P 2 O 5 + KCl ( t); j) CuSO 4 + Al Al 2 (SO 4) 3 + Cu;
l) Fe + Cl 2 FeCl 3 ( t); m) NH 3 + O 2 N 2 + H 2 O ( t); m) H 2 SO 4 + CuO CuSO 4 + H 2 O.
Reaksiyaning an'anaviy turini ko'rsating. Oksidlanish-qaytarilish va kislota-asos reaksiyalarini belgilang. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida elementlarning qaysi atomlari oksidlanish darajasini o'zgartirishini ko'rsating.
9.2. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari
Temir rudasidan temir (aniqrog‘i, cho‘yan) sanoat ishlab chiqarish jarayonida yuqori o‘choqlarda sodir bo‘ladigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyasini ko‘rib chiqamiz:
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2.
Ham boshlang'ich moddalarni, ham reaktsiya mahsulotlarini tashkil etuvchi atomlarning oksidlanish darajalarini aniqlaymiz
| Fe2O3 | + | = | 2Fe | + |
Ko'rib turganingizdek, reaksiya natijasida uglerod atomlarining oksidlanish darajasi oshgan, temir atomlarining oksidlanish darajasi pasaygan va kislorod atomlarining oksidlanish darajasi o'zgarmagan. Binobarin, bu reaksiyadagi uglerod atomlari oksidlanishga uchradi, ya'ni elektronlarini yo'qotdi ( oksidlangan) va temir atomlari - qaytarilish, ya'ni ular elektron qo'shgan ( tiklandi) (7.16-bandga qarang). OVRni tavsiflash uchun tushunchalardan foydalaniladi oksidlovchi Va kamaytiruvchi vosita.
Shunday qilib, bizning reaktsiyamizda oksidlovchi atomlar temir atomlari, qaytaruvchi atomlar esa uglerod atomlaridir.
Bizning reaktsiyamizda oksidlovchi vosita temir (III) oksidi va qaytaruvchi modda - uglerod (II) oksidi.
Oksidlovchi atomlar va qaytaruvchi atomlar bir moddaning bir qismi bo'lgan hollarda (misol: oldingi paragrafdagi 6-reaksiya), "oksidlovchi modda" va "qaytaruvchi modda" tushunchalari ishlatilmaydi.
Shunday qilib, odatiy oksidlovchi moddalar - atomlarni o'z ichiga olgan moddalardir, ular elektronlarni (to'liq yoki qisman) olishga moyil bo'lib, ularning oksidlanish darajasini pasaytiradi. Oddiy moddalardan bular birinchi navbatda halogenlar va kislorod, kamroq darajada oltingugurt va azotdir. Murakkab moddalardan - yuqori oksidlanish darajasidagi atomlarni o'z ichiga olgan, bu oksidlanish darajasida oddiy ionlar hosil qilishga moyil bo'lmagan moddalar: HNO 3 (N +V), KMnO 4 (Mn +VII), CrO 3 (Cr +VI), KClO 3 (Cl +V), KClO 4 (Cl +VII) va boshqalar.
Odatda qaytaruvchi moddalar - atomlarni to'liq yoki qisman berishga moyil bo'lgan, ularning oksidlanish darajasini oshiradigan moddalar. Oddiy moddalarga vodorod, ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari, alyuminiy kiradi. Murakkab moddalardan - H 2 S va sulfidlar (S –II), SO 2 va sulfitlar (S +IV), yodidlar (I –I), CO (C +II), NH 3 (N –III) va boshqalar.
Umuman olganda, deyarli barcha murakkab va ko'plab oddiy moddalar oksidlovchi va qaytaruvchi xususiyatlarni namoyon qilishi mumkin. Masalan:
SO 2 + Cl 2 = S + Cl 2 O 2 (SO 2 kuchli qaytaruvchidir);
SO 2 + C = S + CO 2 (t) (SO 2 kuchsiz oksidlovchi moddadir);
C + O 2 = CO 2 (t) (C - qaytaruvchi vosita);
C + 2Ca = Ca 2 C (t) (C oksidlovchi moddadir).
Keling, ushbu bo'limning boshida muhokama qilgan reaktsiyaga qaytaylik.
| Fe2O3 | + | = | 2Fe | + |
E'tibor bering, reaktsiya natijasida oksidlovchi atomlar (Fe + III) qaytaruvchi atomlarga (Fe 0), qaytaruvchi atomlar (C + II) oksidlovchi atomlarga (C + IV) aylandi. Ammo CO 2 har qanday sharoitda juda zaif oksidlovchi vositadir va temir qaytaruvchi bo'lsa ham, bu sharoitda CO dan ancha zaifdir. Shuning uchun reaksiya mahsulotlari bir-biri bilan reaksiyaga kirishmaydi va teskari reaktsiya sodir bo'lmaydi. Berilgan misol OVR oqimining yo'nalishini belgilaydigan umumiy printsipning tasviridir:
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari kuchsizroq oksidlovchi va kuchsizroq qaytaruvchi hosil boʻlish yoʻnalishida boradi.
Moddalarning oksidlanish-qaytarilish xossalarini faqat bir xil sharoitda solishtirish mumkin. Ba'zi hollarda bu taqqoslash miqdoriy jihatdan amalga oshirilishi mumkin.
Ushbu bobning birinchi xatboshi uchun uy vazifasini bajarayotganda, siz ba'zi reaktsiya tenglamalarida (ayniqsa ORR) koeffitsientlarni tanlash juda qiyinligiga amin bo'ldingiz. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida ushbu vazifani soddalashtirish uchun quyidagi ikkita usul qo'llaniladi:
A) elektron balans usuli Va
b) elektron-ion balansi usuli.
Siz hozir elektron balans usulini o'rganasiz va elektron-ion balansi usuli odatda oliy o'quv yurtlarida o'rganiladi.
Bu usullarning ikkalasi ham kimyoviy reaksiyalarda elektronlar hech qayerda yo‘qolib ketmasligi va paydo bo‘lmasligi, ya’ni atomlar tomonidan qabul qilingan elektronlar soni boshqa atomlar bergan elektronlar soniga teng ekanligiga asoslanadi.
Elektron balansi usulida berilgan va qabul qilingan elektronlar soni atomlarning oksidlanish darajasining o zgarishi bilan aniqlanadi. Ushbu usulni qo'llashda boshlang'ich moddalarning ham, reaksiya mahsulotlarining ham tarkibini bilish kerak.
Elektron balans usulining qo'llanilishini misollar yordamida ko'rib chiqamiz.
1-misol. Temirning xlor bilan reaksiyasi tenglamasini tuzamiz. Ma'lumki, bu reaksiyaning mahsuloti temir (III) xloriddir. Reaktsiya sxemasini yozamiz:
Fe + Cl 2 FeCl 3.
Reaksiyada ishtirok etuvchi moddalarni tashkil etuvchi barcha elementlar atomlarining oksidlanish darajalarini aniqlaymiz:
Temir atomlari elektronlarni beradi va xlor molekulalari ularni qabul qiladi. Keling, ushbu jarayonlarni ifodalaylik elektron tenglamalar:
Fe - 3 e– = Fe +III,
Cl2+2 e -= 2Cl –I.
Berilgan elektronlar soni qabul qilingan elektronlar soniga teng bo'lishi uchun birinchi elektron tenglamani ikkiga, ikkinchisini esa uchga ko'paytirish kerak:
| Fe - 3 e– = Fe +III, Cl2+2 e– = 2Cl –I |
2Fe - 6 e– = 2Fe +III, 3Cl 2 + 6 e– = 6Cl –I. |
Reaksiya sxemasiga 2 va 3 koeffitsientlarni kiritib, reaksiya tenglamasini olamiz:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3.
2-misol. Ortiqcha xlorda oq fosforning yonish reaksiyasi tenglamasini tuzamiz. Ma'lumki, fosfor (V) xlorid quyidagi sharoitlarda hosil bo'ladi:
| +V –I | ||||
| P 4 | + | Cl2 | PCl 5. |
Oq fosfor molekulalari elektronlardan voz kechadi (oksidlanadi), xlor molekulalari esa ularni qabul qiladi (kamaytiradi):
| P 4 – 20 e– = 4P +V Cl2+2 e– = 2Cl –I |
1 10 |
2 20 |
P 4 – 20 e– = 4P +V Cl2+2 e– = 2Cl –I |
P 4 – 20 e– = 4P +V 10Cl 2 + 20 e– = 20Cl –I |
Dastlab olingan koeffitsientlar (2 va 20) umumiy bo'luvchiga ega bo'lib, ular (reaksiya tenglamasidagi kelajakdagi koeffitsientlar kabi) bo'linadi. Reaktsiya tenglamasi:
P4 + 10Cl2 = 4PCl5.
3-misol. Temir (II) sulfid kislorodda qovurilganda sodir bo‘ladigan reaksiya tenglamasini tuzamiz.
Reaktsiya sxemasi:
| +III –II | +IV –II | |||||
| + | O2 | + |
Bunda temir (II) ham, oltingugurt ham (–II) atomlari oksidlanadi. Temir (II) sulfidning tarkibi 1: 1 nisbatda ushbu elementlarning atomlarini o'z ichiga oladi (eng oddiy formuladagi indekslarga qarang).
Elektron balans:
| 4 | Fe+II – e– = Fe +III S–II–6 e– = S + IV |
Hammasi bo'lib ular 7 tani berishadi e – |
| 7 | O 2 + 4e – = 2O –II |
Reaktsiya tenglamasi: 4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2.
4-misol. Temir (II) disulfidi (pirit) kislorodda qovurilganda sodir bo‘ladigan reaksiya tenglamasini tuzamiz.
Reaktsiya sxemasi:
| +III –II | +IV –II | |||||
| + | O2 | + |
Oldingi misolda bo'lgani kabi, bu erda ham temir (II) atomlari va oltingugurt atomlari ham oksidlanadi, lekin oksidlanish darajasi I bilan. Bu elementlarning atomlari 1: 2 nisbatda pirit tarkibiga kiradi (qarang. eng oddiy formulada indekslar). Aynan shu munosabat bilan temir va oltingugurt atomlari reaksiyaga kirishadi, bu elektron balansni tuzishda hisobga olinadi:
| Fe+III – e– = Fe +III 2S–I – 10 e– = 2S +IV |
Hammasi bo'lib ular 11 tani berishadi e – | |
| O2+4 e– = 2O –II |
Reaktsiya tenglamasi: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.
Bundan tashqari, ODDning yanada murakkab holatlari mavjud, ularning ba'zilari siz uy vazifasini bajarayotganda tanish bo'lasiz.
OKSIDLANGAN ATOM, ATOMNI KASHAYTIRGAN, OKSILDIRGAN MADDA, KAAYDIRISH MADDA, ELEKTRON BALANS USULLARI, ELEKTRON TENGLAMALAR.
1. Ushbu bobning 1 § matnida keltirilgan har bir OVR tenglamasi uchun elektron balansni tuzing.
2. Ushbu bobning 1-§ qismidagi topshiriqni bajarishda topilgan ORR uchun tenglamalar tuzing. Bu safar koeffitsientlarni belgilash uchun elektron balans usulidan foydalaning. 3.Elektron muvozanat usulidan foydalanib, quyidagi sxemalarga mos keladigan reaksiya tenglamalarini tuzing: a) Na + I 2 NaI;
b) Na + O 2 Na 2 O 2;
c) Na 2 O 2 + Na Na 2 O;
d) Al + Br 2 AlBr 3;
e) Fe + O 2 Fe 3 O 4 ( t);
e) Fe 3 O 4 + H 2 FeO + H 2 O ( t);
g) FeO + O 2 Fe 2 O 3 ( t);
i) Fe 2 O 3 + CO Fe + CO 2 ( t);
j) Cr + O 2 Cr 2 O 3 ( t);
l) CrO 3 + NH 3 Cr 2 O 3 + H 2 O + N 2 ( t);
m) Mn 2 O 7 + NH 3 MnO 2 + N 2 + H 2 O;
m) MnO 2 + H 2 Mn + H 2 O ( t);
n) MnS + O 2 MnO 2 + SO 2 ( t)
p) PbO 2 + CO Pb + CO 2 ( t);
c) Cu 2 O + Cu 2 S Cu + SO 2 ( t);
t) CuS + O 2 Cu 2 O +SO 2 ( t);
y) Pb 3 O 4 + H 2 Pb + H 2 O ( t).
9.3. Ekzotermik reaksiyalar. Entalpiya
Nima uchun kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi?
Bu savolga javob berish uchun nima uchun alohida atomlarning molekulalarga birlashishini, nima uchun ajratilgan ionlardan ionli kristall hosil bo'lishini va atomning elektron qobig'i hosil bo'lganda nima uchun eng kam energiya printsipi qo'llanilishini eslaylik. Bu savollarning barchasiga javob bir xil: chunki u energiya jihatidan foydalidir. Bu shuni anglatadiki, bunday jarayonlarda energiya chiqariladi. Xuddi shu sababga ko'ra kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'lishi kerak. Darhaqiqat, ko'plab reaktsiyalar amalga oshirilishi mumkin, ular davomida energiya chiqariladi. Energiya odatda issiqlik shaklida chiqariladi.
Agar ekzotermik reaksiya paytida issiqlikni olib tashlash uchun vaqt bo'lmasa, reaktsiya tizimi qizib ketadi.
Masalan, metanning yonish reaksiyasida
CH 4 (g) + 2O 2 (g) = CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
shunchalik ko'p issiqlik ajralib chiqadiki, metan yoqilg'i sifatida ishlatiladi.
Bu reaksiyaning issiqlik chiqarishi reaksiya tenglamasida aks ettirilishi mumkin:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) = CO 2 (g) + 2H 2 O (g) + Q.
Bu shunday deyiladi termokimyoviy tenglama. Bu erda "+" belgisi Q" metan yoqilganda issiqlik ajralib chiqishini bildiradi. Bu issiqlik deyiladi reaksiyaning termal effekti.
Chiqarilgan issiqlik qayerdan keladi?
Kimyoviy reaksiyalar jarayonida kimyoviy bog‘lanishlar uzilib, hosil bo‘lishini bilasiz. Bunday holda, CH 4 molekulalaridagi uglerod va vodorod atomlari, shuningdek, O 2 molekulalarida kislorod atomlari orasidagi bog'lanishlar buziladi. Bunday holda, yangi bog'lanishlar hosil bo'ladi: CO 2 molekulalaridagi uglerod va kislorod atomlari va H 2 O molekulalarida kislorod va vodorod atomlari o'rtasida.. Bog'larni uzish uchun siz energiya sarflashingiz kerak (“bog'lanish energiyasi”, "atomizatsiya energiyasi" ga qarang). ) va bog'lanishlar hosil bo'lganda energiya chiqariladi. Shubhasiz, agar "yangi" aloqalar "eski" dan kuchliroq bo'lsa, unda so'rilganidan ko'ra ko'proq energiya chiqariladi. Chiqarilgan va so'rilgan energiya o'rtasidagi farq reaksiyaning issiqlik effektidir.
Issiqlik effekti (issiqlik miqdori) kilojoullarda o'lchanadi, masalan:
2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 484 kJ.
Bu belgi ikki mol vodorod bir mol kislorod bilan reaksiyaga kirishib, ikki mol gazsimon suv (suv bug'i) hosil qilsa, 484 kilojoul issiqlik ajralib chiqishini bildiradi.
Shunday qilib, termokimyoviy tenglamalarda koeffitsientlar reaktivlar va reaksiya mahsulotlarining moddalar miqdoriga son jihatdan tengdir..
Har bir o'ziga xos reaksiyaning issiqlik effektini nima aniqlaydi?
Reaksiyaning issiqlik effekti bog'liq
a) boshlang'ich moddalar va reaktsiya mahsulotlarining agregativ holatlari bo'yicha;
b) harorat va
v) kimyoviy o'zgarish doimiy hajmda yoki doimiy bosimda sodir bo'ladimi.
Reaksiyaning issiqlik ta'sirining moddalarning yig'ilish holatiga bog'liqligi, bir agregatsiya holatidan ikkinchisiga o'tish jarayonlari (ba'zi boshqa fizik jarayonlar kabi) issiqlikning chiqishi yoki yutilishi bilan birga bo'lishi bilan bog'liq. Buni termokimyoviy tenglama bilan ham ifodalash mumkin. Misol - suv bug'ining kondensatsiyasi uchun termokimyoviy tenglama:
H 2 O (g) = H 2 O (l) + Q.
Termokimyoviy tenglamalarda va kerak bo'lganda oddiy kimyoviy tenglamalarda moddalarning agregativ holatlari harf indekslari yordamida ko'rsatiladi:
(d) - gaz,
(g) - suyuqlik,
(t) yoki (cr) - qattiq yoki kristall modda.
Issiqlik ta'sirining haroratga bog'liqligi issiqlik quvvatlarining farqlari bilan bog'liq
boshlang'ich materiallar va reaktsiya mahsulotlari.
Doimiy bosimdagi ekzotermik reaksiya natijasida tizim hajmi har doim ortib borayotganligi sababli energiyaning bir qismi hajmni oshirish uchun ishlarni bajarishga sarflanadi va chiqarilgan issiqlik xuddi shu reaktsiya doimiy hajmda sodir bo'lganda kamroq bo'ladi. .
Reaksiyalarning issiqlik effektlari odatda 25 °C da doimiy hajmda sodir bo'ladigan reaktsiyalar uchun hisoblanadi va belgi bilan ko'rsatiladi. Q o.
Agar energiya faqat issiqlik shaklida chiqarilsa va kimyoviy reaktsiya doimiy hajmda davom etsa, reaktsiyaning issiqlik effekti ( Q V) o'zgarishiga teng ichki energiya(D U) reaksiyada ishtirok etuvchi, lekin teskari belgili moddalar:
Q V = - U.
Jismning ichki energiyasi deganda molekulalararo oʻzaro taʼsirlarning umumiy energiyasi, kimyoviy bogʻlanishlar, barcha elektronlarning ionlanish energiyasi, yadrolardagi nuklonlarning bogʻlanish energiyasi va shu jism tomonidan “saqlangan” boshqa barcha maʼlum va nomaʼlum energiya turlari tushuniladi. "-" belgisi issiqlik chiqarilganda ichki energiyaning pasayishi bilan bog'liq. Ya'ni
U= – Q V .
Agar reaksiya doimiy bosimda sodir bo'lsa, u holda tizim hajmi o'zgarishi mumkin. Ovozni oshirish uchun ishlarni bajarish ham ichki energiyaning bir qismini oladi. Ushbu holatda
U = -(QP+A) = –(QP+PV),
Qayerda Qp- doimiy bosimda sodir bo'ladigan reaktsiyaning termal effekti. Bu yerdan
Q P = - U–PV .
ga teng qiymat U+PV nomini oldi entalpiya o'zgarishi va D bilan belgilanadi H.
H=U+PV.
Shuning uchun
Q P = - H.
Shunday qilib, issiqlik chiqarilishi bilan tizimning entalpiyasi kamayadi. Shuning uchun bu miqdorning eski nomi: "issiqlik tarkibi".
Issiqlik effektidan farqli o'laroq, entalpiyaning o'zgarishi reaktsiyani doimiy hajmda yoki doimiy bosimda sodir bo'lishidan qat'i nazar, tavsiflaydi. Entalpiya o'zgarishi yordamida yozilgan termokimyoviy tenglamalar deyiladi termodinamik shakldagi termokimyoviy tenglamalar. Bunday holda, standart sharoitlarda (25 ° C, 101,3 kPa) entalpiya o'zgarishining qiymati berilgan, belgilangan. H o. Masalan:
2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) H o= – 484 kJ;
CaO (cr) + H 2 O (l) = Ca (OH) 2 (cr) H o= – 65 kJ.
Reaksiyada ajralib chiqadigan issiqlik miqdoriga bog'liqligi ( Q) reaksiyaning issiqlik effektidan ( Q o) va moddaning miqdori ( n B) reaksiya ishtirokchilaridan biri (B moddasi - boshlang'ich modda yoki reaksiya mahsuloti) tenglama bilan ifodalanadi:
Bu erda B - termokimyoviy tenglamada B moddaning formulasi oldidagi koeffitsient bilan ko'rsatilgan B moddaning miqdori.
Vazifa
Agar 1694 kJ issiqlik ajralib chiqsa, kislorodda yongan vodorod moddasi miqdorini aniqlang.
Yechim
2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 484 kJ. |
|
|
Q = 1694 kJ, 6. Kristalli alyuminiy va gazsimon xlor o'rtasidagi reaksiyaning issiqlik effekti 1408 kJ. Bu reaksiyaning termokimyoviy tenglamasini yozing va shu reaksiya yordamida 2816 kJ issiqlik hosil qilish uchun zarur bo‘lgan alyuminiy massasini aniqlang. 9.4. Endotermik reaksiyalar. Entropiya Ekzotermik reaktsiyalarga qo'shimcha ravishda, issiqlik so'rilgan reaktsiyalar mumkin va agar u berilmasa, reaktsiya tizimi sovutiladi. Bunday reaktsiyalar deyiladi endotermik. Bunday reaktsiyalarning termal ta'siri salbiydir. Masalan: Shunday qilib, bu va shunga o'xshash reaktsiyalar mahsulotlarida bog'lanishlar hosil bo'lganda ajralib chiqadigan energiya boshlang'ich moddalardagi bog'lanishlarni uzish uchun zarur bo'lgan energiyadan kamroq bo'ladi.
Ikkita kolba olib, biriga azot (rangsiz gaz), ikkinchisiga azot dioksidi (qo‘ng‘ir gaz) to‘ldiramiz, shunda kolbalardagi bosim ham, harorat ham bir xil bo‘ladi. Ma'lumki, bu moddalar bir-biri bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmaydi. Kolbalarni bo'yinlari bilan mahkam bog'laymiz va ularni vertikal ravishda o'rnatamiz, shunda og'irroq azot dioksidi bo'lgan kolba pastda bo'ladi (9.1-rasm). Biroz vaqt o'tgach, jigarrang azot dioksidi asta-sekin yuqori kolbaga tarqalib, rangsiz azot esa pastki qismga kirib borishini ko'ramiz. Natijada, gazlar aralashadi va kolbalar tarkibining rangi bir xil bo'ladi. Shunday qilib,
Entropiya o'rtasidagi bog'liqlik tenglamalari ( S) va boshqa miqdorlar fizika va fizik kimyo kurslarida o‘rganiladi. Entropiya birligi [ S] = 1 J/K. G= H–T S Spontan reaktsiyaning sharti: G< 0. Past haroratlarda reaksiyaning yuzaga kelish imkoniyatini belgilovchi omil asosan energiya omili, yuqori haroratlarda esa entropiya omili hisoblanadi. Yuqoridagi tenglamadan, xususan, xona haroratida sodir bo'lmaydigan (entropiya kuchayadi) parchalanish reaktsiyalari nima uchun yuqori haroratda sodir bo'la boshlagani aniq. ENDOTHERMIK REAKSIYA, ENTROPIYA, ENERGIYA OMILI, ENTROPIYA FAKTORI, GIBBS ENERGIYASI. 2CuO (cr) + C (grafit) = 2Cu (cr) + CO 2 (g) -46 kJ ni tashkil qiladi. Termokimyoviy tenglamani yozing va bu reaksiyadan 1 kg mis olish uchun qancha energiya kerakligini hisoblang. CaCO 3 (cr) = CaO (cr) + CO 2 (g) – 179 kJ 24,6 litr karbonat angidrid hosil bo'ldi. Qancha issiqlik behuda sarflanganligini aniqlang. Necha gramm kaltsiy oksidi hosil bo'lgan? |
Maqsad: organik birikmalar ishtirokidagi oksidlanish-qaytarilish jarayonlari tenglamalarini tuzish malakalarini shakllantirish.
Usullari: hikoya, taqdimot bilan ishlash, munozara, mustaqil ish, guruhda ishlash.
O'qituvchi:
“Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajasi” tushunchasi nuqtai nazaridan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari qanday? (2-slayd)
/ Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari - bu oksidlanish va qaytarilish jarayonlari bir vaqtning o'zida sodir bo'ladigan va qoida tariqasida elementlarning oksidlanish darajalari o'zgarib turadigan reaktsiyalar./
Keling, asetaldegidning konsentrlangan sulfat kislota bilan o'zaro ta'siri misolida jarayonni ko'rib chiqaylik:
Ushbu tenglamani tuzishda elektron balans usuli qo'llaniladi. Usul boshlang'ich moddalar va reaktsiya mahsulotlaridagi atomlarning oksidlanish darajalarini solishtirishga asoslangan. Ushbu usul yordamida tenglamalar tuzishda asosiy talab - berilgan elektronlar soni qabul qilingan elektronlar soniga teng bo'lishi kerak.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari elektronlarning bir atom, molekula yoki iondan boshqasiga o'tishi bilan bog'liq reaktsiyalardir.
Oksidlanish - elektronlarni yo'qotish va oksidlanish darajasini oshirish jarayoni.
Qaytarilish - bu elektronlarni qo'shish jarayoni va oksidlanish darajasi pasayadi.
Elektron beradigan atomlar, molekulalar yoki ionlar oksidlanadi; kamaytiruvchi moddalardir.
Elektronlarni qabul qiluvchi atomlar, ionlar yoki molekulalar kamayadi; oksidlovchi moddalardir.
Oksidlanish har doim pasayish bilan birga keladi, qaytarilish esa oksidlanish bilan bog'liq.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari ikki qarama-qarshi jarayonning birligi: oksidlanish va qaytarilish.
Yo'riqnoma kartasi bo'yicha 2-sonli mustaqil ish: elektron balans usulidan foydalanib, quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi sxemasiga koeffitsientlarni toping va qo'ying:
MnO 2 + H 2 SO 4 → MnSO 4 + O 2 + H 2 O (2MnO 2 + 2H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + O 2 +2H 2 O)
O'qituvchi:
Biroq, OVRda koeffitsientlarni topishni o'rganish ularni kompilyatsiya qilish imkoniyatini anglatmaydi. Reaksiya reaksiyasida moddalarning harakatini bilish, reaksiyalarning borishini ta’minlash, reaksiya sharoitiga qarab hosil bo‘ladigan mahsulotlar tarkibini aniqlash kerak.
Qaysi hollarda elementlar oksidlovchi, qaysilarida qaytaruvchi sifatida harakat qilishini tushunish uchun D.I.Mendeleyevning davriy jadvaliga murojaat qilish kerak. Agar biz oddiy moddalar haqida gapiradigan bo'lsak, unda kamaytiruvchi xususiyatlar boshqalarga nisbatan kattaroq atom radiusiga va tashqi energiya darajasida kichik (1 - 3) elektronga ega bo'lgan elementlarga xos bo'lishi kerak. Shuning uchun ularni nisbatan osonlik bilan berishlari mumkin. Bular asosan metallardir. Ularning eng kuchli qaytaruvchi xossalari I va II guruhlarning asosiy kichik guruhlarida joylashgan gidroksidi va gidroksidi tuproq metallaridir (masalan, natriy, kaliy, kaltsiy va boshqalar).
Tashqi elektron qatlamining to'liq tuzilishiga yaqin bo'lgan va xuddi shu davrdagi metallarga nisbatan sezilarli darajada kichikroq atom radiusiga ega bo'lgan eng tipik nometallar elektronlarni juda oson qabul qiladi va oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida o'zini oksidlovchi moddalar sifatida tutadi. Eng kuchli oksidlovchi moddalar VI - VII guruhlarning asosiy kichik guruhlarining engil elementlari, masalan, ftor, xlor, brom, kislorod, oltingugurt va boshqalar.
Shu bilan birga, oddiy moddalarning oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarga bo'linishi metallar va metall bo'lmaganlarga bo'linish kabi nisbiy ekanligini unutmasligimiz kerak. Agar metall bo'lmaganlar kuchliroq oksidlovchi moddalar mavjud bo'lgan muhitga kirsa, ular qaytaruvchi xususiyatlarni ko'rsatishi mumkin. Turli oksidlanish darajasidagi elementlar turlicha harakat qilishi mumkin.
Agar element eng yuqori oksidlanish darajasiga ega bo'lsa, u faqat oksidlovchi vosita bo'lishi mumkin. Masalan, HN +5 O 3 azotda + 5 holatida faqat oksidlovchi vosita bo'lishi va elektronlarni qabul qilishi mumkin.
Faqat eng past oksidlanish darajasidagi element qaytaruvchi vosita bo'lishi mumkin. Misol uchun, N -3 H 3 azotda -3 holatida elektronlar berishi mumkin, ya'ni. kamaytiruvchi vositadir.
Oraliq musbat oksidlanish holatidagi elementlar elektronlarni berishi va qabul qilishi mumkin va shuning uchun sharoitga qarab oʻzini oksidlovchi yoki qaytaruvchi sifatida tuta oladi. Masalan, N +3, S +4. Kuchli oksidlovchi moddasi bo'lgan muhitga joylashtirilsa, ular qaytaruvchi sifatida harakat qiladilar. Va aksincha, qaytaruvchi muhitda ular oksidlovchi moddalar sifatida harakat qilishadi.
Oksidlanish-qaytarilish xossalariga ko‘ra moddalarni uch guruhga bo‘lish mumkin:
oksidlovchi moddalar
kamaytiruvchi vositalar
oksidlovchi moddalar - qaytaruvchi moddalar
Yo'riqnoma kartochkasi bo'yicha 3-mustaqil ish: berilgan reaksiya tenglama sxemalarining qaysi birida MnO 2 oksidlovchi xossalarini, qaysilarida - qaytaruvchi xossalarini ko'rsatadi:
2MnO 2 + O 2 + 4KOH = 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O (MnO 2 qaytaruvchi moddadir)
MnO 2 + 4HCI = MnCI 2 + CI 2 + 2H 2 O (MnO 2 oksidlovchi moddadir)
Eng muhim oksidlovchi moddalar va ularni qaytaruvchi mahsulotlar
1. Sulfat kislota - H 2 SO 4 oksidlovchi moddadir
A) Ruxning suyultirilgan H 2 SO 4 bilan o‘zaro ta’siri tenglamasi (3-slayd)
Bu reaksiyada qaysi ion oksidlovchi hisoblanadi? (H+)
Vodorodgacha bo'lgan kuchlanish seriyasida metallni pasaytirish mahsuloti H2 ga teng.
B) Yana bir reaksiyani ko'rib chiqamiz - ruxning konsentrlangan H 2 SO 4 bilan o'zaro ta'siri (4-slayd)
Qaysi atomlar oksidlanish darajasini o'zgartiradi? (sink va oltingugurt)
Konsentrlangan sulfat kislota (98%) tarkibida 2% suv bor, tuz esa eritmada olinadi. Reaksiya aslida sulfat ionlarini o'z ichiga oladi. Qaytarilish mahsuloti vodorod sulfididir.
Metallning faolligiga qarab konsentrlangan H 2 SO 4 ning qaytarilish mahsulotlari har xil: H 2 S, S, SO 2.
2. Yana bir kislota - nitrat - nitrat ioni NO 3 tufayli ham oksidlovchi vositadir. Nitrat ionining oksidlanish qobiliyati H+ ionidan sezilarli darajada yuqori bo'lib, vodorod ioni atomga qaytarilmaydi, shuning uchun nitrat kislota metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda, vodorod hech qachon ajralib chiqmaydi, balki turli xil azotli birikmalar hosil bo'ladi. Bu kislota konsentratsiyasi va metallning faolligiga bog'liq. Suyultirilgan nitrat kislota konsentrlangan nitrat kislotaga qaraganda chuqurroq qaytariladi (bir xil metall uchun) (6-slayd)
Diagrammalar kislotani kamaytirishning mumkin bo'lgan mahsulotlari orasida tarkibi eng yuqori bo'lgan mahsulotlarni ko'rsatadi
Oltin va platina HNO3 bilan reaksiyaga kirishmaydi, ammo bu metallar 3: 1 nisbatda konsentrlangan xlorid va nitrat kislotalar aralashmasida "regiya aroqida" eriydi.
Au + 3HCI (konk.) + HNO 3 (konk.) = AuCI 3 + NO + 2H 2 O
3. Oddiy moddalar ichida eng kuchli oksidlovchisi ftordir. Ammo uni erkin shaklda olish juda faol va qiyin. Shuning uchun laboratoriyalarda kaliy permanganat KMnO 4 oksidlovchi sifatida ishlatiladi. Uning oksidlanish qobiliyati eritmaning konsentratsiyasiga, haroratga va atrof-muhitga bog'liq.
Muammoli vaziyatni yaratish: Men dars uchun kaliy permanganat ("kaliy permanganat") eritmasini tayyorlayotgan edim, eritma bilan stakanni to'kib tashladim va o'zimning sevimli kimyoviy qoplamamni bo'yadim. (laboratoriya tajribasini o'tkazgandan so'ng) xalatni tozalash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan moddani taklif qiling.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari turli muhitlarda sodir bo'lishi mumkin. Atrof muhitga qarab, bir xil moddalar orasidagi reaktsiyaning tabiati o'zgarishi mumkin: muhit atomlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishiga ta'sir qiladi.
Odatda, kislotali muhit yaratish uchun sulfat kislota qo'shiladi. Hidroklorik va azot kamroq ishlatiladi, chunki birinchi oksidlanishga qodir, ikkinchisi esa o'zi kuchli oksidlovchi vosita bo'lib, yon jarayonlarga olib kelishi mumkin. Ishqoriy muhitni yaratish uchun kaliy yoki natriy gidroksid ishlatiladi va neytral muhit yaratish uchun suv ishlatiladi.
Laboratoriya tajribasi: (TB qoidalari)
1-2 ml suyultirilgan kaliy permanganat eritmasi to'rtta raqamlangan probirkaga quyiladi. Birinchi probirkaga bir necha tomchi sulfat kislota eritmasidan, ikkinchisiga suv, uchinchi probirkaga kaliy gidroksid qo'shing va to'rtinchi probirkani nazorat sifatida qoldiring. Keyin dastlabki uchta probirkaga natriy sulfit eritmasidan quying, sekin silkiting. Tekshirish. Har bir probirkada eritma rangi qanday o'zgaradi? (7, 8-slaydlar)
Laboratoriya tajribasi natijalari:
Qaytarilish mahsulotlari KMnO 4 (MnO 4) -:
kislotali muhitda - Mn+2 (tuz), rangsiz eritma;
neytral muhitda - MnO 2, jigarrang cho'kma;
ishqoriy muhitda - MnO 4 2-, yashil eritma. (slayd 9,)
Reaktsiya sxemalariga:
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 + KOH → Na 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + H 2 O
Elektron balans usuli yordamida koeffitsientlarni tanlang. Oksidlovchi va qaytaruvchi vositani belgilang (slayd 10)
(Vazifa ko'p bosqichli: kuchli talabalar reaktsiya mahsulotlarini mustaqil ravishda yozadilar)
Siz laboratoriya tajribasini o'tkazdingiz, xalatni tozalash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan moddani taklif qiling.
Namoyish tajribasi:
Kaliy permanganat eritmasidagi dog'lar sirka kislotasi bilan kislotalangan vodorod periks eritmasi bilan tezda chiqariladi:
2KMnO 4 + 9H 2 O2 + 6CH 3 COOH = 2Mn(CH 3 COO) 2 + 2CH 3 Pishirish + 7O 2 + 12H 2 O
Qadimgi kaliy permanganat dog'larida marganets (IV) oksidi mavjud, shuning uchun boshqa reaktsiya paydo bo'ladi:
MnO 2 + 3H 2 O 2 + 2CH 3 COOH = Mn(CH 3 COO) 2 + 2O 2 + 4H 2 O (slayd 12)
Dog'larni olib tashlaganingizdan so'ng, mato bo'lagini suv bilan yuvish kerak.
O'qituvchi:
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining ahamiyati
Maqsad: Talabalarga oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining kimyo, texnologiya va kundalik inson hayotidagi ahamiyatini ko'rsatish. Usullari: taqdimot, munozara, mustaqil ish, guruhda ishlash.
Bitta dars doirasida oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining barcha turlarini ko'rib chiqish mumkin emas. Ammo ularning kimyo, texnologiya va kundalik inson hayotidagi ahamiyatini ortiqcha baholab bo'lmaydi. Metall va qotishmalar, vodorod va galogenlar, ishqorlar va dori-darmonlarni ishlab chiqarish asosida oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari yotadi. Biologik membranalarning ishlashi va ko'plab tabiiy jarayonlar redoks reaktsiyalari bilan bog'liq: metabolizm, fermentatsiya, nafas olish, fotosintez. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining mohiyatini va mexanizmlarini tushunmasdan, kimyoviy quvvat manbalarining (akkumulyatorlar va batareyalar) ishlashini, himoya qoplamalarini ishlab chiqarishni va mahsulotlarning metall yuzalarini ustalik bilan qayta ishlashni tasavvur qilib bo'lmaydi. Oqartirish va dezinfektsiyalash uchun vodorod periks, kaliy permanganat, xlor va xlor yoki oqartiruvchi kabi taniqli moddalarning oksidlovchi xususiyatlari qo'llaniladi. Xlor kuchli oksidlovchi vosita sifatida toza suvni sterilizatsiya qilish va chiqindi suvlarni zararsizlantirish uchun ishlatiladi.
Taqdimot bilan ishlash, daftarga yozish.
Reaksiyaga kirishuvchi moddalarni tashkil etuvchi elementlarning oksidlanish darajasini o'zgartiradigan reaksiyalar oksidlanish-qaytarilish (ORR) deb ataladi.
Oksidlanish holati. Birikmalardagi elementlarning holatini tavsiflash uchun oksidlanish darajasi tushunchasi kiritildi. Oksidlanish darajasi (s.o.) shartli zaryad boʻlib, molekula yoki iondagi barcha bogʻlanishlar nihoyatda qutblangan degan faraz ostida atomga tayinlanadi. Modda yoki ion molekulasidagi elementning oksidlanish darajasi ma'lum element atomidan (musbat oksidlanish darajasi) yoki ma'lum element atomiga (manfiy oksidlanish darajasi) ko'chirilgan elektronlar soni sifatida aniqlanadi. Murakkab tarkibidagi elementning oksidlanish darajasini hisoblash uchun quyidagi qoidalarga (qoidalarga) amal qilish kerak:
1. Oddiy moddalardagi elementlarning, elementar holatdagi metallarning, qutbsiz bog`langan birikmalardagi oksidlanish darajasi nolga teng. Bunday birikmalarga N 2 0, H 2 0, Cl 2 0, I 2 0, Mg 0, Fe 0 va hokazolarni misol qilib keltirish mumkin.
2. Murakkab moddalarda elektromanfiyligi yuqori bo'lgan elementlar manfiy oksidlanish darajasiga ega.
Kimyoviy bog'lanish hosil bo'lganda, elektronlar ko'proq elektron manfiy elementlarning atomlariga ko'chiriladi, ikkinchisi birikmalarda salbiy oksidlanish holatiga ega.
O -2 Cl 
O -2 N + EO elementi
Ba'zi hollarda elementning oksidlanish darajasi ma'lum birikmadagi elementning valentligiga (B) to'g'ri keladi, masalan, HClO 4 da.
Quyidagi misollar elementning oksidlanish darajasi va valentligi son jihatidan farq qilishi mumkinligini ko'rsatadi:
N ≡ N V (N)=3; s.o.(N)=0
H + C -2 O -2 H +
EO (C) = 2,5 V(C) = 4 s.o.(C) = -2
EO (O) = 3,5 V (O) = 2 s.o (O) = -2
EO (N) = 2,1 V(N) = 1 s.o.(N) = +1
3. Yuqori, quyi va oraliq oksidlanish darajalari mavjud.
Eng yuqori oksidlanish darajasi- bu uning eng katta ijobiy qiymati. Eng yuqori oksidlanish darajasi odatda element joylashgan davriy jadvalning guruh raqamiga (N) teng. Masalan, III davr elementlari uchun quyidagilarga teng: Na +2, Mg +2, AI +3, Si +4, P +5, S +6, CI +7. Istisnolar ftor, kislorod, geliy, neon, argon, shuningdek, kobalt va nikel kichik guruhining elementlari: ularning eng yuqori oksidlanish darajasi ular tegishli bo'lgan guruh sonidan past bo'lgan raqam bilan ifodalanadi. Mis kichik guruhining elementlari, aksincha, ular I guruhga tegishli bo'lsa-da, birdan kattaroq eng yuqori oksidlanish darajasiga ega.
Eng past daraja oksidlanish ns 2 nr 6 atomning barqaror holatiga etishmayotgan elektronlar soni bilan aniqlanadi. Metall bo'lmaganlar uchun eng past oksidlanish darajasi (N-8), bu erda N - element joylashgan davriy jadval guruhining soni. Masalan, III davr nometallari uchun u teng: Si -4, P -3, S -2, CI ˉ. Metallar uchun eng past oksidlanish darajasi uning mumkin bo'lgan eng past ijobiy qiymatidir. Masalan, marganets quyidagi oksidlanish darajalariga ega: Mn +2, Mn +4, Mn +6, Mn +7; d.o.=+2 - marganets uchun eng past oksidlanish darajasi.
Elementning boshqa barcha sodir bo'ladigan oksidlanish darajalari oraliq deyiladi. Masalan, oltingugurt uchun +4 oksidlanish darajasi oraliq hisoblanadi.
4. Kompleks birikmalarda bir qator elementlar doimiy oksidlanish darajasini namoyon qiladi:
a) ishqoriy metallar – (+1);
b) ikkala kichik guruhning ikkinchi guruhi metallari (Ng dan tashqari) – (+2); simob oksidlanish darajasini (+1) va (+2) ko'rsatishi mumkin;
c) uchinchi guruh metallari, asosiy kichik guruh – (+3), oksidlanish darajasini (+1) va (+3) namoyon qila oladigan Tl bundan mustasno;
e) H +, metall gidridlardan (NaH, CaH 2 va boshqalar) tashqari, bu erda uning oksidlanish darajasi (-1);
f) O -2, elementlarning peroksidlari (H 2 O 2, CaO 2 va boshqalar) bundan mustasno, bu erda kislorodning oksidlanish darajasi (-1), elementlarning superoksidlari.
(KO 2, NaO 2 va boshqalar), bunda uning oksidlanish darajasi – ½, ftorid
kislorod OF 2.
5. Aksariyat elementlar birikmalarda turli darajadagi oksidlanishni namoyon qilishi mumkin. Oksidlanish darajasini aniqlashda ular qaysi qoidaga muvofiq foydalanishadi elektr neytral molekulalardagi elementlarning oksidlanish darajalari yig'indisi nolga teng, murakkab ionlarda esa - bu ionlarning zaryadi.
Misol tariqasida H 3 PO 4 ortofosfor kislotasidagi fosforning oksidlanish darajasini hisoblaylik. Murakkab tarkibidagi barcha oksidlanish darajalarining yig'indisi nolga teng bo'lishi kerak, shuning uchun biz fosforning oksidlanish darajasini X bilan belgilaymiz va vodorod (+1) va kislorodning (-2) ma'lum oksidlanish darajalarini ularning atomlari soniga ko'paytiramiz. birikmada tenglama hosil qilamiz: (+1)* 3+X+(-2)*4 = 0, shundan X = +5.
Dixromat ionidagi (Cr 2 O 7) 2- xromning oksidlanish darajasini hisoblaymiz.
Kompleks iondagi barcha oksidlanish darajalarining yig'indisi (-2) ga teng bo'lishi kerak, shuning uchun xromning oksidlanish darajasini X bilan belgilaymiz va 2X + (-2)*7 = -2 tenglamani tuzamiz, undan X = + 6.
Aksariyat birikmalar uchun oksidlanish darajasi tushunchasi shartli, chunki atomning haqiqiy samarali zaryadini aks ettirmaydi. Oddiy ionli birikmalarda ularning tarkibiy elementlarining oksidlanish darajasi elektr zaryadiga teng, chunki bu birikmalar hosil bo'lganda elektronlarning deyarli to'liq o'tishi sodir bo'ladi.
1 -1 +2 -1 +3 -1
atomdan boshqasiga: NaI, MgCI 2, AIF 3. Polar kovalent aloqaga ega bo'lgan birikma uchun haqiqiy samarali zaryad oksidlanish sonidan kamroq, ammo bu tushuncha kimyoda juda keng qo'llaniladi.
OVR nazariyasining asosiy qoidalari:
1. Oksidlanish atom, molekula yoki ion tomonidan elektronlardan voz kechish jarayonidir. Elektron beradigan zarralar deyiladi kamaytiruvchi vositalar; reaksiya davomida ular oksidlanib, oksidlanish mahsulotini hosil qiladi. Bunda oksidlanishda ishtirok etuvchi elementlar oksidlanish darajasini oshiradi. Masalan:
AI – 3e - AI 3+
H 2 – 2e - 2H +
Fe 2+ - e - Fe 3+
2. Qayta tiklash atom, molekula yoki ionga elektron qo'shish jarayonidir. Elektron olgan zarralar deyiladi oksidlovchi moddalar; reaksiya davomida ular qaytarilish mahsulotini hosil qilish uchun qaytariladi. Bunda qaytarilishda ishtirok etuvchi elementlar oksidlanish darajasini pasaytiradi. Masalan:
S + 2e - S 2-
CI 2 + 2e - 2 CI ˉ
Fe 3+ + e - Fe 2+
3. Tarkibida qaytaruvchi yoki oksidlovchi zarrachalar bo`lgan moddalar mos ravishda deyiladi qaytaruvchi moddalar yoki oksidlovchi moddalar. Masalan, FeCI 2 Fe 2+ tufayli qaytaruvchi, FeCI 3 esa Fe 3+ tufayli oksidlovchi moddadir.
4. Oksidlanish har doim qaytarilish bilan birga kechadi va aksincha, qaytarilish doimo oksidlanish bilan bog'liq. Shunday qilib, ORR ikkita qarama-qarshi jarayon - oksidlanish va qaytarilishning birligini ifodalaydi
5. Qaytaruvchi tomonidan berilgan elektronlar soni oksidlovchi tomonidan qabul qilingan elektronlar soniga teng.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari tenglamalarini tuzish. OVR uchun tenglamalarni tuzishning ikkita usuli oxirgi qoidaga asoslanadi:
1. Elektron balans usuli.
Bu erda olingan va yo'qolgan elektronlar soni reaktsiyadan oldin va keyin elementlarning oksidlanish darajalariga qarab hisoblanadi. Keling, eng oddiy misolni ko'rib chiqaylik:
Na0+Cl 
Na + Cl 
2Na 0 – eˉ Na + - oksidlanish
1 Cl 2 + 2eˉ 2 Cl 
- tiklanish
2 Na + Cl 2 = 2Na + + 2Cl 
2 Na + Cl 2 = 2 NaCl
Bu usul reaksiya eritmada sodir bo'lmasa (gaz fazasida, termal parchalanish reaksiyasida va hokazo) qo'llaniladi.
2. Ion-elektron usul (yarim reaksiya usuli).
Ushbu usul eritma muhitini hisobga oladi va eritmalarda haqiqatda mavjud bo'lgan va o'zaro ta'sir qiladigan zarrachalarning tabiati haqida fikr beradi. Keling, buni batafsil ko'rib chiqaylik.
Ion-elektron usul yordamida koeffitsientlarni tanlash algoritmi:
1. Reaksiyaning molekulyar diagrammasini boshlang‘ich moddalar va reaksiya mahsulotlarini ko‘rsatib tuzing.
2. Kuchsiz elektrolitlar, kam eriydigan, erimaydigan va gazsimon moddalarni molekulyar shaklda, kuchli elektrolitlarni esa ion shaklida yozib, to‘liq ion-molekulyar reaksiya sxemasini tuzing.
3. Reaksiya natijasida o'zgarmaydigan ionlarni (ularning miqdorini hisobga olmagan holda) ion-molekulyar sxemadan chiqarib tashlagan holda, sxemani qisqacha ion-molekulyar shaklda qayta yozing.
4. Reaksiya natijasida oksidlanish darajasini o‘zgartiruvchi elementlarni aniqlang; oksidlovchini, qaytaruvchini, qaytarilish mahsulotlarini, oksidlanish mahsulotlarini toping.
5. Oksidlanish va qaytarilishning yarim reaksiyalarining diagrammalarini tuzing, buning uchun:
a) qaytaruvchi va oksidlanish mahsulotini, oksidlovchi va qaytaruvchi mahsulotni ko'rsating;
b) yarim reaksiyalarning chap va o'ng tomonidagi har bir element atomlari sonini ketma-ketlikda tenglashtiring (elementlar bo'yicha muvozanatni bajaring): oksidlanish darajasini o'zgartiruvchi element, kislorod, boshqa elementlar; Shuni esda tutish kerakki, suvli eritmalarda H 2 O molekulalari, H + yoki OH - ionlari muhitning tabiatiga qarab reaktsiyalarda qatnashishi mumkin:
v) yarim reaksiyalarning ikkala qismidagi zaryadlarning umumiy sonini tenglashtirish; Buni amalga oshirish uchun yarim reaksiyalarning chap tomonida (zaryad balansi) kerakli miqdordagi elektronlarni qo'shing yoki olib tashlang.
6. Berilgan va qabul qilingan elektronlar sonining eng kichik umumiy karrali (LCM) toping.
7. Har bir yarim reaksiya uchun asosiy koeffitsientlarni toping. Buning uchun 6-bosqichda (LCM) olingan sonni ushbu yarim reaksiyada paydo bo'lgan elektronlar soniga bo'ling.
8. Yarim reaksiyalarni olingan asosiy koeffitsientlarga ko'paytiring, ularni birga qo'shing: chap tomonni chap bilan, o'ng tomonini o'ng bilan (reaksiyaning ion-molekulyar tenglamasini oling). Agar kerak bo'lsa, vodorod ionlari va gidroksid ionlari orasidagi o'zaro ta'sirni hisobga olgan holda "o'xshash" ionlarni keltiring: H + +OH ˉ= H 2 O.
9. Reaksiyaning molekulyar tenglamasidagi koeffitsientlarni joylashtiring.
10. To'liq ion-molekulyar sxemadan chiqarib tashlangan, ORRda ishtirok etmagan zarrachalarni tekshirishni o'tkazing (3-band). Agar kerak bo'lsa, ular uchun koeffitsientlar tanlov orqali topiladi.
11. Yakuniy kislorod tekshiruvini o'tkazing.
1. Kislotali muhit.
Molekulyar reaksiya sxemasi:
KMnO 4 + NaNO 2 + H 2 SO 4 MnSO 4 + NaNO 3 + H 2 O + K 2 SO 4
To'liq ion-molekulyar reaktsiya sxemasi:
K + + MnO 
+Na++YO‘Q 
+2H++ SO 
Mn 2+ + SO 
+ Na + + YO'Q 
+ H 2 O + 2K + + SO 
.
Ion-molekulyar reaksiyaning qisqacha sxemasi:
MnO 
+YO'Q 
+2H + Mn 2+ + NO 
+H2O
yaxshi mahsulot yaxshi mahsulot yaxshi
Reaksiya jarayonida Mn ning oksidlanish darajasi +7 dan +2 gacha kamayadi (marganets kamayadi), shuning uchun MnO 
- oksidlovchi modda; Mn 2+ - qaytaruvchi mahsulot. Azotning oksidlanish darajasi +3 dan +5 gacha oshadi (azot oksidlanadi), shuning uchun NO 
- kamaytiruvchi vosita, NO 
- oksidlanish mahsuloti.
Yarim reaksiya tenglamalari:
2MnO 
+ 8
H+ + 5e - Mn 2+
+ 4
H 2
O- tiklanish jarayoni
10 +7 +(-5) = +2
5 YO'Q 
+
H 2
O– 2e - YO'Q 
+ 2
H+ - oksidlanish jarayoni
2MnO 
+ 16H + + 5NO 
+ 5H 2 O = 2Mn 2+ +8H 2 O + 5NO 
+ 1OH + (to'liq ion-molekulyar tenglama).
Umumiy tenglamada biz tenglikning chap va o'ng tomonida joylashgan bir xil zarrachalar sonini istisno qilamiz (biz shunga o'xshashlarni keltiramiz). Bunday holda, bu H + va H 2 O ionlari.
Qisqa ion-molekulyar tenglama bo'ladi
2MnO 
+ 6H + + 5NO 
2Mn 2+ + 3H 2 O + 5NO 
.
Molekulyar shaklda tenglama
2KMnO 4 + 5 NaNO 2 + 3 H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + 3H 2 O + K 2 SO 4.
Keling, OVRda ishtirok etmagan zarralar uchun balansni tekshiramiz:
K + (2 = 2), Na + (5 = 5), SO 
(3 = 3). Kislorod balansi: 30 = 30.
2. Neytral muhit.
Molekulyar reaksiya sxemasi:
KMnO 4 + NaNO 2 + H 2 O MnO 2 
+ NaNO3 + KOH
Ion-molekulyar reaksiya sxemasi:
K++MnO 
+ Na + + YO'Q 
+ H 2 O MnO 2 
+ Na + + YO'Q 
+ K + + OH 
Qisqacha ion-molekulyar diagramma:
MnO 
+ YO'Q 
+ H 2 O MnO 2 
+ YO'Q 
+OH-
yaxshi mahsulot yaxshi mahsulot yaxshi
Yarim reaksiya tenglamalari:
2MnO 
+ 2H 2 O+ 3eˉ MnO 2 
+4OH 
- tiklanish jarayoni
6 -1 +(-3) = -4
3 YO'Q 
+H 2 O– 2eˉ NO 
+ 2H + - oksidlanish jarayoni
