Oksidləşdirici maddə və reduksiya agenti anlayışı. Müəyyən bir reaksiyada elektron qazanan atomlar və ya ionlar oksidləşdirici maddələrdir, elektron verənlər isə azaldıcı maddələrdir
Redoks reaksiyaları – elementlərin oksidləşmə vəziyyətinin dəyişməsi ilə baş verən reaksiyalar.
Oksidləşmə- bir atom tərəfindən elektronların verilməsi prosesi
Bərpa- atom tərəfindən elektronların qəbulu prosesi
Azaldıcı agent- elektron verən element
Oksidləşdirici– elektron qəbul edən element
Elementlərin yüklərinin dəyişməsinin səbəbləri haqqında vizual, lakin sadələşdirilmiş bir fikir üçün rəqəmlərə müraciət edək:
Atom elektrik cəhətdən neytral hissəcikdir. Beləliklə, protonların sayı elektronların sayına bərabərdir
Bir element elektrondan imtina edərsə, onun yükü dəyişir. Müsbət yüklənir (əgər qəbul edərsə, əksinə, mənfi)
Bu. elementin yükü verilən və ya alınan elektronların sayından təsirlənir
I. Redoks reaksiyaları üçün tənliklərin qurulması
1. Reaksiya sxemini yazın
Na + Cl 2 -> NaCl
2. Elementlərin oksidləşmə dərəcələrini düzürük:
Na 0 + Cl 2 0 -> Na + Cl -
3. Oksidləşmə vəziyyətini dəyişmiş elementləri yazırıq və verilən/qəbul edilən elektronların sayını təyin edirik:
Na 0 -1e -> Na +
Cl 2 +2e ->2Cl -
4. Verilmiş və birləşdirilmiş elektronların sayının ən kiçik ümumi qatını tapın:
Bu. lazımi əmsalları əldə etdik
5. Əmsalları təyin edirik:
2Na 0 + Cl 2 0 -> 2Na + Cl —
8. Kimyəvi reaksiyaların təsnifatı. OVR. Elektroliz
8.3. Redoks reaksiyaları: ümumi müddəalar
Redoks reaksiyaları(ORR) elementlərin atomlarının oksidləşmə vəziyyətinin dəyişməsi ilə baş verən reaksiyalardır. Bu reaksiyalar nəticəsində bəzi atomlar elektronlardan imtina edir, bəziləri isə onları qəbul edir.
Azaldıcı maddə elektronları verən bir atom, ion, molekul və ya PU, oksidləşdirici maddə elektronları qəbul edən bir atom, ion, molekul və ya PU-dur:
Elektronların verilməsi prosesi oksidləşmə, elektronların qəbul edilməsi prosesi isə adlanır bərpa. OVR reduksiyaedici və oksidləşdirici maddədən ibarət olmalıdır. Reduksiya prosesi olmadan oksidləşmə prosesi və oksidləşmə prosesi olmadan heç bir reduksiya prosesi yoxdur.
Azaldıcı maddə elektronları verir və oksidləşir və oksidləşdirici agent elektronları qəbul edir və reduksiya olunur.
Reduksiya prosesi atomların oksidləşmə vəziyyətinin azalması ilə, oksidləşmə prosesi isə elementlərin atomlarının oksidləşmə vəziyyətinin artması ilə müşayiət olunur. Yuxarıdakıları diaqramla göstərmək rahatdır (CO - oksidləşmə vəziyyəti):
Oksidləşmə və reduksiya proseslərinin konkret nümunələri (elektron balans diaqramları) Cədvəldə verilmişdir. 8.1.
Cədvəl 8.1
Elektron balans sxemlərinin nümunələri
| Elektron balans sxemi | Proses xüsusiyyətləri |
|---|---|
| Oksidləşmə prosesi | |
 | Kalsium atomu elektron verir, oksidləşmə vəziyyətini artırır və reduksiyaedicidir. |
| Cr+2 ionu elektron verir, oksidləşmə vəziyyətini artırır və reduksiyaedicidir | |
 | Xlor molekulu elektronları verir, xlor atomları oksidləşmə vəziyyətini 0-dan +1-ə qədər artırır, xlor reduksiyaedicidir. |
| Bərpa prosesi | |
| Karbon atomu elektronları qəbul edir, oksidləşmə vəziyyətini aşağı salır, oksidləşdirici maddədir | |
 | Oksigen molekulu elektronları qəbul edir, oksigen atomları oksidləşmə vəziyyətini 0-dan -2-yə endirir, oksigen molekulu oksidləşdirici maddədir. |
| İon elektronları qəbul edir, oksidləşmə vəziyyətini aşağı salır, oksidləşdirici maddədir | |
Ən əhəmiyyətli azaldıcı maddələr: sadə maddələr metallar; hidrogen; koks şəklində karbon; karbon (II) monoksit; ən aşağı oksidləşmə vəziyyətində atomları olan birləşmələr (metal hidridlər, sulfidlər, yodidlər, ammonyak); ən güclü reduksiyaedici maddə katoddakı elektrik cərəyanıdır.
Ən əhəmiyyətli oksidləşdirici maddələr: sadə maddələr - halogenlər, oksigen, ozon; konsentratlı sulfat turşusu; azot turşusu; bir sıra duzlar (KClO 3, KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7); hidrogen peroksid H 2 O 2; ən güclü oksidləşdirici maddə anoddakı elektrik cərəyanıdır.
Dövrə görə atomların və sadə maddələrin oksidləşdirici xüsusiyyətləri artır: flüor - bütün sadə maddələrin ən güclü oksidləşdirici agenti. Hər dövrdə halogenlər ən aydın oksidləşdirici xüsusiyyətlərə malik sadə maddələr əmələ gətirirlər.
A qruplarında yuxarıdan aşağıya doğru atomların və sadə maddələrin oksidləşdirici xassələri zəifləyir, reduksiya xüsusiyyətləri isə artır.
Eyni tipli atomlar üçün azaldıcı xüsusiyyətlər radius artdıqca artır; məsələn, anionun azaldıcı xüsusiyyətləri
I - Cl - anionundan daha aydındır.
Metallar üçün sulu məhluldakı sadə maddələrin və ionların redoks xüsusiyyətləri metalın elektrokimyəvi sıradakı mövqeyi ilə müəyyən edilir: soldan sağa (yuxarıdan aşağı), sadə metalların azaldıcı xüsusiyyətləri zəifləyir: ən güclü azaldıcı agent- litium.
Eyni sırada soldan sağa sulu məhluldakı metal ionları üçün oksidləşdirici xüsusiyyətlər müvafiq olaraq artır: ən güclü oksidləşdirici maddədir- Au 3 + ionları.
ORR-də əmsalları təyin etmək üçün oksidləşmə və reduksiya proseslərinin diaqramlarını tərtib etməyə əsaslanan bir üsuldan istifadə edə bilərsiniz. Bu üsul adlanır elektron balans üsulu.
Elektron balans metodunun mahiyyəti aşağıdakılardan ibarətdir.
1. Reaksiya sxemini tərtib edin və oksidləşmə vəziyyətini dəyişən elementləri müəyyənləşdirin.
2. Reduksiya və oksidləşmənin yarım reaksiyaları üçün elektron tənliklər qurun.
3. Azaldıcı maddənin verdiyi elektronların sayı oksidləşdirici maddənin qəbul etdiyi elektronların sayına bərabər olmalı olduğundan, əlavə amillər ən kiçik ümumi çoxluq (LCM) üsulu ilə tapılır.
4. Müvafiq maddələrin düsturlarından əvvəl əlavə amillər qoyulur (əmsal 1 buraxılır).
5. Oksidləşmə vəziyyətini dəyişməmiş həmin elementlərin atomlarının sayı bərabərləşdirilir (əvvəlcə suda hidrogen, sonra isə oksigen atomlarının sayı).
Redoks reaksiyası üçün tənliyin qurulmasına bir nümunə
elektron balans üsulu.
Karbon və kükürd atomlarının oksidləşmə vəziyyətini dəyişdiyini görürük. Reduksiya və oksidləşmənin yarım reaksiyaları üçün tənlikləri tərtib edirik:
Bu halda LOC 4, əlavə amillər isə 1 (karbon üçün) və 2 (sulfat turşusu üçün) təşkil edir.
Tərkibində karbon və kükürd olan maddələrin düsturlarından əvvəl reaksiya diaqramının sol və sağ tərəflərində olan əlavə amilləri yerləşdiririk:
C + 2H 2 SO 4 → CO 2 + 2SO 2 + H 2 O
Su düsturunun qarşısına 2 əmsalı qoyaraq hidrogen atomlarının sayını bərabərləşdiririk və tənliyin hər iki tərəfindəki oksigen atomlarının sayının eyni olmasına əmin oluruq. Beləliklə, OVR tənliyi
C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
Sual yaranır: aşkar edilmiş əlavə çarpanları OVR dövrəsinin hansı hissəsində - solda və ya sağda yerləşdirmək lazımdır?
Sadə reaksiyalar üçün bunun əhəmiyyəti yoxdur. Bununla belə, yadda saxlamaq lazımdır: tənliyin sol tərəfində əlavə amillər müəyyən edilirsə, o zaman əmsallar da sol tərəfdəki maddələrin düsturlarının qarşısında yerləşdirilir; hesablamalar sağ tərəf üçün aparılıbsa, onda əmsallar tənliyin sağ tərəfinə yerləşdirilir. Misal üçün:
Sol tərəfdəki Al atomlarının sayına əsasən:
Sağ tərəfdəki Al atomlarının sayına əsasən:
Ümumi halda, reaksiyada molekulyar quruluşlu maddələr (O 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 , N 2 ) iştirak edirsə, əmsalları seçərkən molekuldakı atomların sayına əsaslanır:
HNO 3-ün iştirak etdiyi reaksiyada N 2 O əmələ gəlirsə, iki azot atomu əsasında azotun elektron balans diaqramını da yazmaq daha yaxşıdır. 
.
Bəzi redoks reaksiyalarında maddələrdən biri həm oksidləşdirici (reduksiyaedici), həm də duz əmələ gətirən (yəni duzun əmələ gəlməsində iştirak edir) kimi çıxış edə bilər.
Bu cür reaksiyalar, xüsusən də metalların oksidləşdirici turşularla (HNO 3, H 2 SO 4 (conc)), həmçinin oksidləşdirici duzlarla (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, KClO 3, Ca() ilə qarşılıqlı təsiri üçün xarakterikdir. OCl) 2) xlorid turşusu (Cl anionlarına görə xlorid turşusu reduksiyaedici xüsusiyyətlərə malikdir) və anionu reduksiyaedici olan digər turşularla.
Misin seyreltilmiş azot turşusu ilə reaksiyası üçün tənlik yaradaq:
Görürük ki, azot turşusu molekullarının bir hissəsi misin oksidləşməsinə, azot oksidinə (II) reduksiyaya sərf olunur, bir hissəsi isə yaranan Cu 2+ ionlarını Cu(NO 3) 2 duzuna bağlamaq üçün istifadə olunur. duzun tərkibi, azot atomunun oksidləşmə vəziyyəti eynidir , turşuda olduğu kimi, yəni dəyişmir). Belə reaksiyalarda oksidləşdirici element üçün əlavə amil həmişə reduksiya məhsulunun düsturundan əvvəl sağ tərəfdə, bu halda HNO 3 və ya Cu(NO 3) 2 deyil, NO düsturundan əvvəl yerləşdirilir.
HNO 3 düsturundan əvvəl 8 əmsalı qoyuruq (iki HNO 3 molekulu misin oksidləşməsinə və altısı üç Cu 2+ ionunun duza bağlanmasına sərf olunur), H və O atomlarının sayını bərabərləşdiririk və əldə edirik.
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Digər hallarda, bir turşu, məsələn, xlorid turşusu eyni zamanda həm reduksiyaedici ola bilər, həm də duzun əmələ gəlməsində iştirak edə bilər:
Misal 8.5. Tənliyi olan reaksiya zamanı HNO 3-ün hansı kütləsinin duz əmələ gəlməsinə sərf olunduğunu hesablayın
1,4 q ağırlığında sink daxil olur.
Həll. Reaksiya tənliyindən görürük ki, 8 mol nitrat turşusundan yalnız 2 mol 3 mol sinki oksidləşdirmək üçün getdi (turşu reduksiya məhsulunun düsturu NO-dan əvvəl 2 əmsalı var). Duz formulu Zn(HNO 3) 2 qarşısındakı əmsalı 3-ü duzun bir formula vahidindəki turşu qalıqlarının sayına vurmaqla müəyyən etmək asan olan duz əmələ gəlməsi üçün 6 mol turşu sərf edilmişdir, yəni. 2-də.
n (Zn) = 1,4/65 = 0,0215 (mol).
x = 0,043 mol;
m (HNO 3) = n (HNO 3) M (HNO 3) = 0,043 ⋅ 63 = 2,71 (q)
Cavab: 2,71 q.
Bəzi ORR-lərdə oksidləşmə vəziyyəti iki deyil, üç elementin atomları tərəfindən dəyişdirilir.
Misal 8.6. Elektron balans metodundan istifadə edərək FeS + O 2 → Fe 2 O 3 + SO 2 sxeminə uyğun olaraq axan ORR-də əmsalları təşkil edin.
Həll. Oksidləşmə vəziyyətinin üç elementin atomları tərəfindən dəyişdiyini görürük: Fe, S və O. Belə hallarda müxtəlif elementlərin atomlarının verdiyi elektronların sayı ümumiləşdirilir:
Stokiometrik əmsalları təşkil edərək, əldə edirik:
4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2.
Bu mövzuda digər növ imtahan tapşırıqlarının həlli nümunələrinə baxaq.
Misal 8.7. Mis (II) nitratın tam parçalanması zamanı reduksiyaedicidən oksidləşdirici agentə keçən elektronların sayını göstərin, çəkisi 28,2 q.
Həll. Duzların parçalanma reaksiyasının tənliyini və ORR-nin elektron balans diaqramını yazırıq; M = 188 q/mol.
4 mol duzun parçalanmasından 2 mol O 2 əmələ gəldiyini görürük. Bu vəziyyətdə 4 mol elektron reduksiyaedici maddənin atomlarından (bu halda ionlar) oksidləşdirici maddəyə (yəni ionlara) keçir: 
. Duzun kimyəvi miqdarı n = 28,2/188 = 0,15 (mol) olduğundan, bizdə:
2 mol duz - 4 mol elektron
0,15 mol - x
n (e) = x = 4 ⋅ 0,15/2 = 0,3 (mol),
N (e) = N A n (e) = 6,02 ⋅ 10 23 ⋅ 0,3 = 1,806 ⋅ 10 23 (elektronlar).
Cavab: 1,806 ⋅ 10 23.
Misal 8.8. Kükürd turşusu maqnezium ilə 0,02 mol kimyəvi miqdar ilə reaksiya verdikdə, kükürd atomları 7,224 ⋅ 10 22 elektron əlavə etdi. Turşu reduksiya məhsulunun düsturunu tapın.
Həll. Ümumiyyətlə, kükürd turşusunda kükürd atomlarının azaldılması sxemləri aşağıdakı kimi ola bilər:
olanlar. 1 mol kükürd atomu 2, 6 və ya 8 mol elektron qəbul edə bilər. Nəzərə alsaq ki, 1 mol turşuda 1 mol kükürd atomu var, yəni. n (H 2 SO 4) = n (S), bizdə:
n (e) = N (e)/N A = (7,224 ⋅ 10 22)/(6,02 ⋅ 10 23) = 0,12 (mol).
1 mol turşunun qəbul etdiyi elektronların sayını hesablayırıq:
0,02 mol turşu 0,12 mol elektron qəbul edir
1 mol - x
n(e) = x = 0,12/0,02 = 6 (mol).
Bu nəticə sulfat turşusunun kükürdün azaldılması prosesinə uyğundur:
Cavab: kükürd.
Misal 8.9. Karbonun konsentratlaşdırılmış azot turşusu ilə reaksiyası su və iki duz əmələ gətirən oksid əmələ gətirir. Bu prosesdə oksidləşdirici atomlar 0,2 mol elektron aldıqda reaksiya verən karbonun kütləsini tapın.
Həll. Maddələrin qarşılıqlı təsiri reaksiya sxeminə uyğun olaraq davam edir
Oksidləşmə və reduksiyanın yarım reaksiyaları üçün tənlikləri tərtib edirik:
Elektron tarazlıq diaqramlarından görürük ki, oksidləşdirici atomlar () 4 mol elektron qəbul edərsə, reaksiyaya 1 mol (12 q) karbon daxil olur. Proporsiyanı tərtib edirik və həll edirik:
4 mol elektron - 12 q karbon
0,2 - x
x = 0,2 ⋅ 12 4 = 0,6 (q).
Cavab: 0,6 q.
Redoks reaksiyalarının təsnifatı
Molekullararası və molekuldaxili redoks reaksiyaları var.
Nə vaxt molekullararası ORR oksidləşdirici və reduksiya edən atomlar müxtəlif maddələrin bir hissəsidir və müxtəlif kimyəvi elementlərin atomlarıdır.
Nə vaxt molekuldaxili ORR oksidləşdirici və reduksiya edən atomlar eyni maddənin bir hissəsidir. Molekulyar reaksiyalara daxildir disproporsionallıq, burada oksidləşdirici agent və reduksiya agenti eyni maddənin tərkibində eyni kimyəvi elementin atomlarıdır. Aralıq oksidləşmə vəziyyəti olan atomları olan maddələr üçün belə reaksiyalar mümkündür.
Misal 8.10. OVR disproporsiya sxemini göstərin:
1) MnO 2 + HCl → MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O
2) Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2
3) KI + Cl 2 → KCl + I 2
4) Cl 2 + KOH → KCl + KClO + H 2 O
Həll . 1)–3) reaksiyalar molekullararası ORR-lərdir:
Disproporsional reaksiya 4-cü reaksiyadır), çünki onda xlor atomu həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedicidir:
Cavab: 4).
Maddələrin redoks xassələri maddənin tərkibindəki atomların oksidləşmə dərəcələrinin təhlili əsasında keyfiyyətcə qiymətləndirilə bilər:
1) redoks xüsusiyyətlərinə cavabdeh olan atom ən yüksək oksidləşmə vəziyyətindədirsə, bu atom artıq elektronlardan imtina edə bilməz, ancaq onları qəbul edə bilər. Buna görə də, OVR-də bu maddə nümayiş olunacaq yalnız oksidləşdirici xüsusiyyətlərə malikdir. Belə maddələrin nümunələri (düsturlar redoks xüsusiyyətlərinə cavabdeh olan atomun oksidləşmə vəziyyətini göstərir):
2) redoks xüsusiyyətlərinə cavabdeh olan atom ən aşağı oksidləşmə vəziyyətindədirsə, bu maddə yalnız bərpaedici xüsusiyyətlərə malikdir(bu atom artıq elektronları qəbul edə bilməz, yalnız onları verə bilər). Belə maddələrin nümunələri: , . Buna görə də, ORR-də yalnız azaldıcı xüsusiyyətlər bütün halogen anionları (oksidləşməsi üçün anodda elektrik cərəyanı istifadə olunan F- istisna olmaqla), sulfid ionu S2−, ammonyak molekulundakı azot atomu, və hidrid ionu H−. Metallar (Na, K, Fe) yalnız azaldıcı xüsusiyyətlərə malikdir;
3) elementin atomu aralıq oksidləşmə vəziyyətindədirsə (oksidləşmə vəziyyəti minimumdan böyükdür, lakin maksimumdan azdır), onda müvafiq maddə (ion) şəraitdən asılı olaraq, ikili oksidləşdirici-bərpaedici xüsusiyyətlər: daha güclü oksidləşdirici maddələr bu maddələri (ionları) oksidləşdirəcək, daha güclü reduksiya edənlər isə onları azaldacaq. Belə maddələrə misal olaraq: kükürd, çünki kükürd atomunun ən yüksək oksidləşmə dərəcəsi +6, ən aşağısı isə -2, kükürd oksidi (IV), azot oksidi (III) (azot atomunun ən yüksək oksidləşmə vəziyyəti +5-dir) , və ən aşağısı -3), hidrogen peroksid (oksigen atomunun ən yüksək oksidləşmə vəziyyəti +2, ən aşağısı isə -2). Aralıq oksidləşmə vəziyyətində olan metal ionları ikili redoks xassələri nümayiş etdirir: Fe 2+, Mn +4, Cr +3 və s.
Misal 8.11. Oksidləşmə-reduksiya reaksiyası baş verə bilməz, onun sxemi:
1) Cl 2 + KOH → KCl + KClO 3 + H 2 O
2) S + NaOH → Na 2 S + Na 2 SO 3 + H 2 O
3) KClO → KClO 3 + KClO 4
4) KBr + Cl 2 → KCl + Br
Həll. Sxemi 3 nömrə altında göstərilən reaksiya davam edə bilməz, çünki tərkibində azaldıcı maddə var, lakin oksidləşdirici maddə yoxdur:
Cavab: 3).
Bəzi maddələr üçün redoks ikiliyi onların tərkibində həm ən aşağı, həm də ən yüksək oksidləşmə vəziyyətində müxtəlif atomların olması ilə əlaqədardır; məsələn, hidrogen atomuna görə (+1-ə bərabər olan ən yüksək oksidləşmə vəziyyəti) hidroklor turşusu (HCl) oksidləşdirici maddədir və Cl - anionuna görə reduksiyaedicidir (ən aşağı oksidləşmə vəziyyəti).
ORR yalnız oksidləşdirici (HNO 3 və H 2 SO 4, KMnO 4 və K 2 CrO 7) və ya yalnız azaldıcı xüsusiyyətlər (HCl və HBr, HI və H 2 S) göstərən maddələr arasında mümkün deyil.
OVR-lər təbiətdə olduqca geniş yayılmışdır (canlı orqanizmlərdə maddələr mübadiləsi, fotosintez, tənəffüs, çürümə, yanma) və insanlar tərəfindən müxtəlif məqsədlər üçün (filizlərdən, turşulardan, qələvilərdən, ammonyakdan və halogenlərdən metalların alınması, kimyəvi cərəyan mənbələrinin yaradılması, müxtəlif maddələrin yandırılması zamanı istilik və enerji). Qeyd edək ki, OVR-lər çox vaxt həyatımızı çətinləşdirir (ərzaq, meyvə və tərəvəzlərin xarab olması, metalların korroziyası – bütün bunlar müxtəlif redoks proseslərinin baş verməsi ilə bağlıdır).
Üzvi və qeyri-üzvi kimyada reaksiya yaratmaq üçün oksidləşdirici və reduksiyadan istifadə olunur. Bu cür qarşılıqlı təsirlərin əsas xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirək, tənliyin qurulması və əmsalların təşkili alqoritmini müəyyən edək.
Təriflər
Oksidləşdirici agent, digər elementlərlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda elektronları qəbul edən bir atom və ya iondur. Elektronların qəbulu prosesi reduksiya adlanır və bu, oksidləşmə vəziyyətinin azalması ilə əlaqələndirilir.
Qeyri-üzvi kimya kursunda əmsalların təşkilinin iki əsas üsulundan bəhs edilir. Reaksiyalarda azaldıcı və oksidləşdirici maddə elektron tarazlığın tərtib edilməsi və ya yarım reaksiyalar üsulu ilə müəyyən edilir. OVR-də əmsalların təşkilinin birinci üsuluna daha yaxından nəzər salaq.
Oksidləşmə halları
Reaksiyada oksidləşdirici maddəni təyin etməzdən əvvəl transformasiyada iştirak edən maddələrin bütün elementlərinin oksidləşmə dərəcələrini müəyyən etmək lazımdır. Müəyyən qaydalara uyğun olaraq hesablanmış bir element atomunun yükünü təmsil edir. Mürəkkəb maddələrdə bütün müsbət və mənfi oksidləşmə hallarının cəmi sıfıra bərabər olmalıdır. Əsas alt qrupların metalları üçün valentliyə uyğundur və müsbət qiymətə malikdir.
Düsturun sonunda yerləşən qeyri-metallar üçün dərəcə qrup nömrəsini səkkizdən çıxarmaqla müəyyən edilir və mənfi qiymətə malikdir.
Sadə maddələr üçün bu sıfırdır, çünki elektronları qəbul etmək və ya vermək prosesi yoxdur.
Bir neçə kimyəvi elementdən ibarət kompleks birləşmələr üçün oksidləşmə dərəcələrini təyin etmək üçün riyazi hesablamalardan istifadə olunur.
Beləliklə, bir oksidləşdirici maddə, qarşılıqlı təsir prosesində oksidləşmə vəziyyətini aşağı salan bir atomdur və reduksiya agenti, əksinə, dəyərini artırır.
OVR nümunələri
Redoks reaksiyalarında əmsalların təşkili ilə bağlı tapşırıqların əsas xüsusiyyəti çatışmayan maddələrin müəyyən edilməsi və onların düsturlarının hazırlanmasıdır. Oksidləşdirici maddə elektronları qəbul edəcək bir elementdir, lakin ona əlavə olaraq bir azaldıcı agent də reaksiyada iştirak etməli və onları bağışlamalıdır.
Vahid dövlət imtahanında orta məktəb məzunlarına təklif olunan tapşırıqları yerinə yetirə biləcəyiniz ümumiləşdirilmiş alqoritmi təqdim edək. Bir oksidləşdirici maddənin yalnız mürəkkəb maddənin elementi deyil, həm də sadə bir maddə olduğunu başa düşmək üçün bir neçə konkret nümunəyə baxaq.
Birincisi, müəyyən qaydalardan istifadə edərək hər bir element üçün oksidləşmə vəziyyətini təyin etməlisiniz.
Sonra, maddələrin formalaşmasında iştirak etməyən elementləri təhlil etməli və onlar üçün düsturlar yaratmalısınız. Bütün boşluqlar aradan qaldırıldıqdan sonra, oksidləşdirici maddə ilə azaldıcı agent arasında elektron tarazlığın yaradılması prosesinə davam edə bilərsiniz. Alınan əmsallar, lazım gələrsə, balansa daxil olmayan maddələrin önünə əlavə edilməklə bərabərliyə salınır.
Məsələn, elektron balans metodundan istifadə edərək, təklif olunan tənliyi tamamlamaq və düsturların qarşısında lazımi əmsalları yerləşdirmək lazımdır.
H 2 O 2 + H 2 SO 4 + KMnO 4 = MnSO 4 + O 2 + …+…
Başlamaq üçün, hər biri üçün oksidləşmə vəziyyətlərinin dəyərlərini təyin edirik, alırıq
H 2+ O 2 - + H 2+ S +6 O 4 -2 +K + Mn +7 O 4 -2 = Mn +2 S +6 O 4 -2 + O 2 0 + …+…
Təklif olunan sxemdə onlar oksigen üçün, eləcə də kalium permanganatda manqan üçün dəyişirlər. Beləliklə, bir azaldıcı maddə və bir oksidləşdirici maddə tapdıq. Sağ tərəfdə kalium ehtiva edən heç bir maddə yoxdur, buna görə boşluqlar əvəzinə onun sulfat formulunu yaradacağıq.
Bu tapşırıqda son hərəkət əmsalların yerləşdirilməsi olacaq.
5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4 + 2KMnO 4 = 2Mn SO 4 + 5O 2 + 8H 2 O + K 2 SO 4
Turşular, kalium permanqanat və hidrogen peroksid güclü oksidləşdirici maddələr hesab edilə bilər. Bütün metallar reaksiyalar zamanı müsbət yüklü kationlara çevrilərək azaldıcı xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər.
Nəticə
Mənfi elektronların qəbulu və bağışlanması ilə bağlı proseslər təkcə qeyri-üzvi kimyada baş vermir. Canlı orqanizmlərdə baş verən maddələr mübadiləsi üzvi kimyada redoks reaksiyalarının baş verməsinin bariz nümunəsidir. Bu, nəzərdən keçirilən proseslərin əhəmiyyətini, canlı və cansız təbiət üçün aktuallığını təsdiqləyir.
Oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları və ya qısaca ORR, ayrı-ayrı kimyəvi elementlərin bir-biri ilə qarşılıqlı təsirini təsvir etdiyi üçün kimya fənninin əsaslarından biridir. Bu reaksiyaların adından göründüyü kimi, onlar ən azı iki müxtəlif kimyəvi maddəni əhatə edir, onlardan biri oksidləşdirici, digəri isə reduksiyaedici kimi fəaliyyət göstərir. Aydındır ki, müxtəlif kimyəvi reaksiyalarda onları ayırd etmək və müəyyən etmək çox vacibdir.
Bir oksidləşdirici və azaldıcı agenti necə təyin etmək olarKimyəvi reaksiyalarda oksidləşdirici maddənin və reduksiyaedicinin təyin edilməsində əsas çətinlik ondan ibarətdir ki, müxtəlif hallarda eyni maddələr həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedici ola bilər. Müəyyən bir kimyəvi elementin reaksiyadakı rolunu necə düzgün müəyyən etməyi öyrənmək üçün aşağıdakı əsas anlayışları aydın şəkildə başa düşməlisiniz.
- Oksidləşmə kimyəvi elementin xarici elektron təbəqəsindən elektronların itirilməsi prosesidir. Öz növbəsində oksidləşdirici maddə elektronları qəbul edən və bununla da oksidləşmə vəziyyətini aşağı salan bir atom, molekul və ya ion olacaq. bərpa olunur . Başqa bir maddə ilə qarşılıqlı kimyəvi reaksiyadan sonra oksidləşdirici maddə həmişə müsbət yük alır.
- Bərpa kimyəvi elementin xarici elektron təbəqəsinə elektronların əlavə edilməsi prosesidir. Bərpa edən elektronlarını verən və bununla da oksidləşmə vəziyyətini artıran bir atom, molekul və ya ion olacaq, yəni oksidləşmək . Başqa bir maddə ilə qarşılıqlı kimyəvi reaksiyadan sonra bir azaldıcı agent həmişə müsbət bir yük alır.
- Sadə dillə desək, oksidləşdirici maddə elektronları “qəbul edən” bir maddədir, azaldıcı isə onları oksidləşdirici agentə verən maddədir. Kimyəvi reaksiyalarda ayrı-ayrı elementlərin tipik davranışını bilməklə oksidləşmə-qaytarma reaksiyasında kimin oksidləşdirici rolunu oynadığını, kimin reduksiyaedici olduğunu, hansı hallarda oksidləşdirici maddənin reduksiya agentinə çevrildiyini və əksinə müəyyən etmək olar. .
- Tipik azaldıcı maddələr metallar və hidrogendir: Fe, K, Ca, Cu, Mg, Na, Zn, H). Onlar nə qədər az ionlaşmış olsalar, reduksiya xüsusiyyətləri bir o qədər böyük olar. Məsələn, bir elektrondan imtina edən və yükü +1 olan qismən oksidləşmiş dəmir “saf” dəmirlə müqayisədə bir elektron daha az verə biləcək. Həmçinin, azaldıcı maddələr bütün sərbəst orbitalların doldurulduğu və yalnız elektronları bağışlaya bilən ən aşağı oksidləşmə vəziyyətində olan kimyəvi elementlərin birləşmələri ola bilər, məsələn, ammonyak NH 3, hidrogen sulfid H 2 S, hidrogen bromid HBr, hidrogen yodid HI , hidrogen xlorid HCl.
- Tipik oksidləşdirici maddələr çoxlu qeyri-metallardır (F, Cl, I, O, Br). Həmçinin, yüksək oksidləşmə dərəcəsi olan metallar (Fe +3, Sn +4, Mn +4), eləcə də yüksək oksidləşmə dərəcəsi olan elementlərin bəzi birləşmələri: kalium permanqanat KMnO4, sulfat turşusu H2SO4, azot turşusu HNO3, ola bilər. oksidləşdirici maddələr kimi çıxış edir mis oksidi CuO, dəmir xlorid FeCl 3.
- Natamam və ya ara oksidləşmə vəziyyətində olan kimyəvi birləşmələr, məsələn, bir əsaslı nitrat turşusu HNO 2, hidrogen peroksid H 2 O 2, kükürd turşusu H 2 SO 3 qarşılıqlı təsirdə iştirak edən ikinci reagentin redoks xüsusiyyətlərindən asılı olaraq həm oksidləşdirici, həm də azaldıcı xüsusiyyətlər nümayiş etdirə bilər. .
Bu nümunədən göründüyü kimi, bir natrium atomu öz elektronunu bir oksigen atomuna verir. Buna görə də natrium azaldıcı, oksigen isə oksidləşdiricidir. Bu vəziyyətdə natrium tamamilə oksidləşəcək, çünki mümkün olan maksimum sayda elektrondan imtina edəcək və oksigen atomu tamamilə azalmayacaq, çünki başqa bir oksigen atomundan başqa bir elektron qəbul edə bilər.
Təsvir
Redoks reaksiyası zamanı reduksiya agenti elektronları verir, yəni oksidləşir; Oksidləşdirici maddə elektron qazanır, yəni bərpa olunur. Üstəlik, hər hansı bir redoks reaksiyası eyni vaxtda və birini digərindən ayırmadan baş verən iki əks çevrilmənin - oksidləşmə və reduksiyanın vəhdətini təmsil edir.
Oksidləşmə
Oksidləşmə, oksidləşmə dərəcəsinin artması ilə elektronların itirilməsi prosesidir.
Maddə oksidləşdikdə elektronların itirilməsi nəticəsində onun oksidləşmə vəziyyəti artır. Oksidləşən maddənin atomlarına elektron donor, oksidləşdirici maddənin atomlarına isə elektron qəbuledici deyilir.
Bəzi hallarda, oksidləşmə zamanı ana maddənin molekulu qeyri-sabit ola bilər və daha sabit və daha kiçik tərkib hissələrinə parçalana bilər (bax: Sərbəst radikallar). Bu halda, yaranan molekulların bəzi atomları orijinal molekuldakı eyni atomlardan daha yüksək oksidləşmə vəziyyətinə malikdir.
Oksidləşdirici maddə, elektronları qəbul edərək, konjugat reduksiya agentinə çevrilərək azaldıcı xüsusiyyətlər əldə edir:
oksidləşdirici agent + e − ↔ konjugat azaldıcı agent.
Bərpa
Reduksiya zamanı atomlar və ya ionlar elektron qazanır. Bu halda elementin oksidləşmə vəziyyəti azalır. Nümunələr: hidrogen, karbon və digər maddələrdən istifadə etməklə metal oksidlərinin sərbəst metallara qədər azaldılması; üzvi turşuların aldehidlərə və spirtlərə qədər azaldılması; yağların hidrogenləşməsi və s.
Elektronları verən reduksiya agenti oksidləşdirici xüsusiyyətlərə sahib olur, birləşmiş oksidləşdirici agentə çevrilir:
azaldıcı agent - e − ↔ konjugat oksidləşdirici.
Bağlanmamış, sərbəst elektron ən güclü reduksiyaedicidir.
Redoks cütü
Oksidləşdirici maddə və onun azaldılmış forması və ya reduksiyaedici maddə və onun oksidləşmiş forması konjugatdır. redoks cütü, və onların qarşılıqlı çevrilmələri redoks yarım reaksiyalarıdır.
İstənilən redoks reaksiyasında iki birləşmiş redoks cütü iştirak edir, onların arasında elektronlar üçün rəqabət var, bunun nəticəsində iki yarım reaksiya baş verir: biri elektronların əlavə edilməsi ilə əlaqələndirilir, yəni. azalma, digəri - elektronların sərbəst buraxılması ilə, yəni. oksidləşmə.
Redoks reaksiyalarının növləri
Molekullararası - oksidləşdirici və reduksiya edən atomların müxtəlif maddələrin molekullarında yerləşdiyi reaksiyalar, məsələn:
H 2 S + Cl 2 → S + 2HCl
İntramolekulyar - oksidləşdirici və reduksiya edən atomların eyni maddənin molekullarında yerləşdiyi reaksiyalar, məsələn:
2H 2 O → 2H 2 + O 2
Disproporsionallıq (avtooksidləşmə-özünü sağaltma) - eyni elementin həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedici kimi çıxış etdiyi reaksiyalar, məsələn:
Cl 2 + H 2 O → HClO + HCl
Reproporsiya (mütənasiblik) - eyni elementin iki fərqli oksidləşmə vəziyyətindən bir oksidləşmə vəziyyətinin əldə edildiyi reaksiyalar, məsələn:
NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O
Nümunələr
Hidrogen və flüor arasında redoks reaksiyası
İki yarım reaksiyaya bölünür:
1) Oksidləşmə:
2) Bərpa:
Oksidləşmə, reduksiya
Redoks reaksiyalarında elektronlar bir atomdan, molekuldan və ya iondan digərinə keçir. Elektronların itirilməsi prosesi oksidləşmədir. Oksidləşmə zamanı oksidləşmə vəziyyəti artır: