რედოქსის რეაქციები. დაჟანგვა, შემცირება

ბევრ ნივთიერებას აქვს განსაკუთრებული თვისებები, რომლებსაც ქიმიაში ჩვეულებრივ უწოდებენ დაჟანგვას ან შემცირებას.

ზოგიერთი ქიმიური ნივთიერება ავლენს ჟანგვის აგენტების თვისებებს, სხვები - შემამცირებელ აგენტებს, ხოლო ზოგიერთ ნაერთს შეუძლია ორივე თვისება ერთდროულად გამოავლინოს (მაგალითად, წყალბადის ზეჟანგი H 2 O 2).

რა არის ჟანგვის და შემცირების აგენტები, დაჟანგვა და შემცირება?

ნივთიერების რედოქს თვისებები დაკავშირებულია ატომების, იონების ან მოლეკულების მიერ ელექტრონების მიცემისა და მიღების პროცესთან.

ჟანგვის აგენტი არის ნივთიერება, რომელიც იღებს ელექტრონებს რეაქციის დროს, ანუ მცირდება; შემცირების აგენტი - თმობს ელექტრონებს, ანუ იჟანგება. ელექტრონების ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე გადატანის პროცესებს ჩვეულებრივ რედოქს რეაქციებს უწოდებენ.

მაქსიმალური ჟანგვის მდგომარეობის მქონე ელემენტების ატომების შემცველი ნაერთები მხოლოდ ამ ატომების გამო შეიძლება იყოს ჟანგვის აგენტები, რადგან მათ უკვე უარი თქვეს ყველა ვალენტურ ელექტრონს და შეუძლიათ მხოლოდ ელექტრონების მიღება. ელემენტის ატომის მაქსიმალური დაჟანგვის მდგომარეობა უდრის პერიოდულ სისტემაში იმ ჯგუფის რაოდენობას, რომელსაც ელემენტი ეკუთვნის. მინიმალური დაჟანგვის მდგომარეობით ელემენტების ატომების შემცველი ნაერთები შეიძლება მხოლოდ შემცირების აგენტად იქცეს, რადგან მათ შეუძლიათ მხოლოდ ელექტრონების შემოწირულობა, რადგან ასეთი ატომების გარე ენერგიის დონე სრულდება რვა ელექტრონით.

ქიმიურ რეაქციებს, რომლებიც წარმოიქმნება რეაქტიული ნივთიერებების შემადგენელი ელემენტების დაჟანგვის ხარისხის ცვლილებით, ეწოდება რედოქსი.

ოქსიდაცია არის ატომის, მოლეკულის ან იონის მიერ ელექტრონების დაკარგვის პროცესი. თუ ატომი ტოვებს ელექტრონებს, ის იძენს დადებით მუხტს, მაგალითად:

თუ უარყოფითად დამუხტული იონი (მუხტი -1), მაგალითად, ტოვებს 1 ელექტრონს, მაშინ ის ხდება ნეიტრალური ატომი:

თუ დადებითად დამუხტული იონი ან ატომი ტოვებს ელექტრონებს, მაშინ მისი დადებითი მუხტის სიდიდე იზრდება ელექტრონების რაოდენობის მიხედვით:

რედუქცია არის ატომის, მოლეკულის ან იონის მიერ ელექტრონების მოპოვების პროცესი.

თუ ატომი იძენს ელექტრონებს, ის იქცევა უარყოფითად დამუხტულ იონად:

თუ დადებითად დამუხტული იონი იღებს ელექტრონებს, მისი მუხტი მცირდება, მაგალითად:

ან შეიძლება გადავიდეს ნეიტრალურ ატომში:

ჟანგვის აგენტი არის ატომი, მოლეკულა ან იონი, რომელიც იღებს ელექტრონებს. შემცირების აგენტი არის ატომი, მოლეკულა ან იონი, რომელიც აძლევს ელექტრონებს.

რეაქციის დროს ჟანგვის აგენტი მცირდება, ხოლო აღმდგენი აგენტი იჟანგება.

უნდა გვახსოვდეს, რომ ჟანგვის (რედუქციის) განხილვა, როგორც ატომების ან იონების მიერ ელექტრონების მიცემის (და მიღების) პროცესი ყოველთვის არ ასახავს ნამდვილ სიტუაციას, რადგან ხშირ შემთხვევაში არ ხდება ელექტრონების სრული გადაცემა, არამედ მხოლოდ ცვლა. ელექტრონული ღრუბელი ერთი ატომიდან მეორეში.

თუმცა, რედოქსული რეაქციების განტოლებების შესაქმნელად არ არის მნიშვნელოვანი, რომელი ბმა იქმნება - იონური თუ კოვალენტური. ამიტომ, სიმარტივისთვის, ჩვენ ვისაუბრებთ ელექტრონების დამატებაზე ან დონაციაზე, ბმის ტიპის მიუხედავად.

რედოქსის რეაქციების განტოლებების შედგენა და კოეფიციენტების შერჩევა. რედოქსის რეაქციის განტოლების შედგენისას საჭიროა განვსაზღვროთ აღმდგენი აგენტი, ჟანგვის აგენტი და მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობა.

როგორც წესი, კოეფიციენტები შეირჩევა ან ელექტრონული ბალანსის მეთოდით ან ელექტრონ-იონური ბალანსის მეთოდით (ზოგჯერ ამ უკანასკნელს უწოდებენ ნახევრად რეაქციის მეთოდს).

როგორც რედოქსის რეაქციების განტოლებების შედგენის მაგალითი, განვიხილოთ პირიტის დაჟანგვის პროცესი კონცენტრირებული აზოტის მჟავით:

პირველ რიგში განვსაზღვროთ რეაქციის პროდუქტები. არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი, ამიტომ გოგირდი დაიჟანგება მაქსიმალურ ჟანგვის მდგომარეობამდე, ხოლო რკინა დაიჟანგება მდე, ხოლო შეიძლება შემცირდეს ან. ჩვენ ვირჩევთ.

ჩვენ ჯერ არ ვიცით სად იქნება (მარცხნივ თუ მარჯვენა მხარეს).

1. ჯერ გამოვიყენოთ ელექტრონ-იონური ბალანსის მეთოდი. ეს მეთოდი ითვალისწინებს ელექტრონების გადაცემას ერთი ატომიდან ან იონიდან მეორეზე, იმ გარემოს ბუნების გათვალისწინებით (მჟავე, ტუტე ან ნეიტრალური), რომელშიც ხდება რეაქცია. - დაჟანგვისა და შემცირების პროცესების განტოლებების შედგენისას, წყალბადისა და ჟანგბადის ატომების რაოდენობის გასათანაბრებლად, ან წყლის მოლეკულები და წყალბადის იონები (თუ გარემო მჟავეა), ან წყლის მოლეკულები და ჰიდროქსიდის იონები (თუ გარემო ტუტეა). შემოღებული (დამოკიდებულია მედიუმზე). შესაბამისად, მიღებულ პროდუქტებში, ელექტრონ-იონის განტოლების მარჯვენა მხარეს იქნება წყალბადის იონები და წყლის მოლეკულები (მჟავე გარემო) ან ჰიდროქსიდის იონები და წყლის მოლეკულები (ტუტე გარემო).

ამრიგად, ელექტრონ-იონის განტოლებების დაწერისას, უნდა მოხდეს ხსნარში რეალურად არსებული იონების შემადგენლობიდან. გარდა ამისა, როგორც შემოკლებული იონური განტოლებების წერისას, ნივთიერებები, რომლებიც ცუდად იშლება, ცუდად ხსნადია ან გამოიყოფა აირის სახით, უნდა დაიწეროს მოლეკულური ფორმით.

განვიხილოთ ჟანგვის ნახევარრეაქცია ჩვენი შემთხვევისთვის.

მოლეკულა გადაიქცევა იონად და მთლიანად იშლება იონებად (ჩვენ უგულებელყოფთ ჰიდროლიზს) და ორ იონად (დისოციაცია):

ჟანგბადის გასათანაბრებლად ვამატებთ 8 მოლეკულას მარცხენა მხარეს და 16 იონს მარჯვნივ (გარემო მჟავეა!):

მარცხენა მხარეს მუხტი არის 0, მარჯვენა მხარეს მუხტმა უნდა დათმოს 15 ელექტრონი:

ახლა განვიხილოთ ნიტრატის იონის შემცირების ნახევრად რეაქცია:

ამისათვის საჭიროა O ატომის გამოკლება, მარცხენა მხარეს დაამატეთ 4 იონი (მჟავე გარემო), ხოლო მარჯვენა მხარეს 2 მოლეკულა.

მუხტის გასათანაბრებლად, ჩვენ ვამატებთ 3 ელექტრონს მარცხენა მხარეს (მუხტი):

საბოლოოდ გვაქვს:

ორივე მხარის შემცირებით ვიღებთ რედოქს რეაქციის შემოკლებულ იონურ განტოლებას:

განტოლების ორივე მხარეს შესაბამისი რაოდენობის იონების მიმატებით ვპოულობთ რეაქციის მოლეკულურ განტოლებას:

გაითვალისწინეთ, რომ ჩვენ არასდროს გვჭირდებოდა ელემენტების დაჟანგვის მდგომარეობის დადგენა მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობის დასადგენად. გარდა ამისა, ჩვენ გავითვალისწინეთ გარემოს გავლენა და ავტომატურად განვსაზღვრეთ რა არის განტოლების მარჯვენა მხარეს. უდავოა, რომ ეს მეთოდი ქიმიურად ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე სტანდარტული ელექტრონული ბალანსის მეთოდი, თუმცა ეს უკანასკნელი გარკვეულწილად უფრო ადვილი გასაგებია.

2. გავათანაბროთ ეს რეაქცია ელექტრონული ბალანსის მეთოდით. აღდგენის პროცესი აღწერილია მარტივად:

დაჟანგვის სქემის შედგენა უფრო რთულია, ვინაიდან ერთდროულად იჟანგება 2 ელემენტი - Fe და S. შეგიძლიათ გოგირდის ჟანგვის მდგომარეობა მიაკუთვნოთ რკინას და გაითვალისწინოთ, რომ Fe-ის ყოველ 1 ატომზე არის ორი S ატომი:

თუმცა, შეგიძლიათ გააკეთოთ ჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრის გარეშე და დაწეროთ დიაგრამა, რომელიც მოგაგონებთ დიაგრამას (7.1):

მარჯვენა მხარეს აქვს მუხტი +15, მარცხენას - 0, ამიტომ მან უნდა დათმოს 15 ელექტრონი. ჩვენ ვწერთ მთლიან ბალანსს:

5 მოლეკულა გადადის დაჟანგვაში, ხოლო ფორმირებისთვის საჭიროა კიდევ 3 მოლეკულა

წყალბადისა და ჟანგბადის გასათანაბრებლად, დაამატეთ 2 მოლეკულა მარჯვენა მხარეს:

ელექტრონულ-იონური ბალანსის მეთოდი უფრო უნივერსალურია ელექტრონულ ბალანსის მეთოდთან შედარებით და აქვს უდაო უპირატესობა კოეფიციენტების არჩევისას ბევრ რედოქს რეაქციაში, კერძოდ, ორგანულ ნაერთებში, რომლებშიც ჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრის პროცედურაც კი ძალიან რთულია.

განვიხილოთ, მაგალითად, ეთილენის დაჟანგვის პროცესი, რომელიც ხდება კალიუმის პერმანგანატის წყალხსნარში გადასვლისას. შედეგად, ეთილენი იჟანგება ეთილენგლიკოლამდე, ხოლო პერმანგანატი იშლება მანგანუმის (IV) ოქსიდამდე, გარდა ამისა, როგორც აშკარა იქნება საბოლოო ბალანსის განტოლებიდან, კალიუმის ჰიდროქსიდი ასევე წარმოიქმნება მარჯვნივ:

მსგავსი ტერმინების საჭირო შემცირების გაკეთების შემდეგ, განტოლებას ვწერთ მისი საბოლოო მოლეკულური ფორმით

რედოქსის რეაქციების რაოდენობრივი მახასიათებლები. სტანდარტული ელექტროდების პოტენციალის დიაპაზონი. რეალურ პირობებში ნებისმიერი რედოქსის რეაქციის წარმოშობის შესაძლებლობა განისაზღვრება მრავალი მიზეზით: ტემპერატურა, ჟანგვის აგენტისა და აღმდგენი აგენტის ხასიათი, საშუალო მჟავიანობა, რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაცია და ა.შ.

შეიძლება რთული იყოს ყველა ამ ფაქტორის გათვალისწინება, მაგრამ, გახსოვდეთ, რომ ნებისმიერი რედოქსული რეაქცია მიმდინარეობს ელექტრონების გადაცემით შემცირების აგენტიდან ჟანგვის აგენტზე, შესაძლებელია ასეთი რეაქციის შესაძლებლობის კრიტერიუმის დადგენა.

რედოქს პროცესების რაოდენობრივი მახასიათებელია ჟანგვის აგენტებისა და აღმდგენი საშუალებების ნორმალური რედოქს პოტენციალი (ან ელექტროდის სტანდარტული პოტენციალი).

ასეთი პოტენციალების ფიზიკურ-ქიმიური მნიშვნელობის გასაგებად აუცილებელია ელექტროქიმიური პროცესების ე.წ.

ქიმიურ პროცესებს, რომელსაც თან ახლავს ელექტრული დენის გაჩენა ან გამოწვეული, ელექტროქიმიური ეწოდება.

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასაგებად, განვიხილოთ რამდენიმე საკმაოდ მარტივი სიტუაცია. წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაძირული ლითონის ფირფიტა. პოლარული წყლის მოლეკულების გავლენით ლითონის იონები იშლება ფირფიტის ზედაპირიდან და ჰიდრატირებული გადადის თხევად ფაზაში. ეს უკანასკნელი დადებითად დამუხტული ხდება და ლითონის ფირფიტაზე ჩნდება ელექტრონების ჭარბი რაოდენობა. რაც უფრო წინ მიიწევს პროცესი, მით უფრო დიდი ხდება როგორც ფირფიტის, ასევე თხევადი ფაზის მუხტი.

ხსნარის კათიონებისა და ჭარბი მეტალის ელექტრონების ელექტროსტატიკური მიზიდულობის გამო ფაზის საზღვარზე ჩნდება ეგრეთ წოდებული ორმაგი ელექტრული ფენა, რომელიც აფერხებს ლითონის იონების შემდგომ გადასვლას თხევად ფაზაში. დაბოლოს, დგება მომენტი, როდესაც წონასწორობა დამყარებულია ხსნარსა და ლითონის ფირფიტას შორის, რაც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით:

ან ხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით:

ამ წონასწორობის მდგომარეობა დამოკიდებულია ლითონის ბუნებაზე, ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე, ტემპერატურასა და წნევაზე.

როდესაც ლითონი ჩაეფლო არა წყალში, არამედ ამ ლითონის მარილის ხსნარში, წონასწორობა, ლე შატელიეს პრინციპის შესაბამისად, გადადის მარცხნივ და რაც მეტია ლითონის იონების კონცენტრაცია ხსნარში, მით მეტია კონცენტრაცია. . აქტიური ლითონები, რომელთა იონებს აქვთ ხსნარში შეღწევის კარგი უნარი, ამ შემთხვევაში იქნება უარყოფითად დამუხტული, თუმცა უფრო მცირე რაოდენობით, ვიდრე სუფთა წყალში.

წონასწორობა (7.2) შეიძლება გადაიტანოს მარჯვნივ, თუ ელექტრონები ამა თუ იმ გზით ამოღებულია ლითონისგან. ეს გამოიწვევს ლითონის ფირფიტის დაშლას. პირიქით, თუ ელექტრონები მიეწოდება ლითონის ფირფიტას გარედან, მაშინ მასზე ხსნარიდან იონები დაილექება.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, როდესაც ლითონი ხსნარში ჩაეფლო, ინტერფეისზე წარმოიქმნება ელექტრო ორმაგი ფენა. პოტენციურ განსხვავებას, რომელიც წარმოიქმნება მეტალსა და მიმდებარე თხევად ფაზას შორის, ეწოდება ელექტროდის პოტენციალს. ეს პოტენციალი დამახასიათებელია ლითონის რედოქსის უნარისთვის მყარი ფაზის სახით.

გაითვალისწინეთ, რომ იზოლირებულ ლითონის ატომში (მონატომური ორთქლის მდგომარეობა, რომელიც წარმოიქმნება მაღალ ტემპერატურაზე და იშვიათობის მაღალ ხარისხზე), რედოქს თვისებები ხასიათდება სხვა სიდიდით, რომელსაც ეწოდება იონიზაციის პოტენციალი. იონიზაციის პოტენციალი არის ენერგია, რომელიც საჭიროა იზოლირებული ატომიდან ელექტრონის ამოსაღებად.

ელექტროდის პოტენციალის აბსოლუტური მნიშვნელობა პირდაპირ ვერ იზომება. ამავდროულად, არ არის რთული ელექტროდის პოტენციალის სხვაობის გაზომვა, რომელიც ხდება სისტემაში, რომელიც შედგება ლითონის ხსნარის ორი წყვილისაგან. ასეთ წყვილებს ნახევრად ელემენტებს უწოდებენ. ჩვენ შევთანხმდით, რომ განვსაზღვროთ ლითონების ელექტროდული პოტენციალი ეგრეთ წოდებული სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში, რომლის პოტენციალი თვითნებურად იქნა აღებული ნულამდე. სტანდარტული წყალბადის ელექტროდი შედგება სპეციალურად მომზადებული პლატინის ფირფიტისგან, რომელიც ჩაეფლო მჟავა ხსნარში წყალბადის იონების კონცენტრაციით და გარეცხილი წყალბადის გაზის ნაკადით Pa წნევის ქვეშ, ტემპერატურაზე.

სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდზე პოტენციალის გაჩენა შეიძლება წარმოვიდგინოთ შემდეგნაირად. წყალბადის გაზი, რომელიც შეიწოვება პლატინის მიერ, გადადის ატომურ მდგომარეობაში:

დინამიური წონასწორობის მდგომარეობა რეალიზებულია ფირფიტის ზედაპირზე წარმოქმნილ ატომურ წყალბადს, ხსნარში წყალბადის იონებსა და პლატინას (ელექტრონებს!) შორის:

მთლიანი პროცესი გამოიხატება განტოლებით:

პლატინა არ მონაწილეობს რედოქს პროცესში, მაგრამ მხოლოდ ატომური წყალბადის მატარებელია.

თუ მისი მარილის ხსნარში ჩაძირული ლითონის ფირფიტა ლითონის იონების კონცენტრაციით 1 მოლ/ლ-ის ტოლია, შეუერთდება სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდს, მიიღება გალვანური უჯრედი. ამ ელემენტის ელექტრომამოძრავებელი ძალა (EMF), რომელიც იზომება და ახასიათებს ლითონის სტანდარტულ ელექტროდულ პოტენციალს, რომელიც ჩვეულებრივ აღინიშნება როგორც .

ცხრილი 7.1 ასახავს სტანდარტული ელექტროდების პოტენციალის მნიშვნელობებს ზოგიერთი ლითონისთვის. ელექტროდების სტანდარტულ პოტენციალებს, რომლებიც მოქმედებენ როგორც შემამცირებელი აგენტები წყალბადთან მიმართებაში, აქვთ "-" ნიშანი, ხოლო "+" ნიშანი მიუთითებს ელექტროდების სტანდარტულ პოტენციალებზე, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ჟანგვის აგენტები.

ლითონები, განლაგებული მათი სტანდარტული ელექტროდების პოტენციალის მზარდი თანმიმდევრობით, ქმნიან ლითონის ძაბვების ე.წ.

რიგი სტრესები ახასიათებს ლითონების ქიმიურ თვისებებს:

1. რაც უფრო უარყოფითია ლითონის ელექტროდის პოტენციალი, მით მეტია მისი შემცირების უნარი.

2. თითოეულ ლითონს შეუძლია მარილის ხსნარებიდან გადაანაცვლოს (შეამციროს) ის ლითონები, რომლებიც მის შემდეგ არიან ლითონის ძაბვების ელექტროქიმიურ სერიაში.

3. ყველა ლითონი, რომელსაც აქვს უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი, ე.ი. ელექტროქიმიური ძაბვის სერიაში წყალბადის მარცხნივ მდებარე ლითონებს შეუძლიათ მისი გადაადგილება მჟავა ხსნარებიდან.

აღსანიშნავია, რომ წარმოდგენილი სერია ახასიათებს ლითონებისა და მათი მარილების ქცევას მხოლოდ წყალხსნარებში და ოთახის ტემპერატურაზე. გარდა ამისა, გასათვალისწინებელია, რომ ცხრილში მითითებული სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი ითვალისწინებს კონკრეტული იონის ურთიერთქმედების თავისებურებებს გამხსნელის მოლეკულებთან. ამან შეიძლება დაარღვიოს ლითონების განლაგების ზოგიერთი მოსალოდნელი ნიმუში ლითონების ელექტროქიმიური ძაბვის სერიაში. მაგალითად, ლითონების ელექტროქიმიური ძაბვის სერია იწყება ლითიუმით, ხოლო ქიმიურად უფრო აქტიური რუბიდიუმი და კალიუმი მდებარეობს ლითიუმის მარჯვნივ. ეს განპირობებულია ლითიუმის იონების ჰიდრატაციის პროცესის განსაკუთრებულად მაღალი ენერგიით, სხვა ტუტე ლითონების იონებთან შედარებით.

ამავდროულად, ცხრილი 7.1 გვიჩვენებს სტანდარტული რედოქსის პოტენციალებს, რომლებიც გაზომილი იყო (7.3) ტიპის არალითონური სისტემებისთვის, რომლებიც წონასწორობაში არიან ნორმალურ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში.

ცხრილი გვიჩვენებს შემდეგი ზოგადი ფორმის შემცირების ნახევარრეაქციებს:

როგორც ლითონების მნიშვნელობების განსაზღვრის შემთხვევაში, არალითონების მნიშვნელობები იზომება 25 ° C ტემპერატურაზე და წონასწორობაში ჩართული ყველა ატომური და მოლეკულური სახეობის კონცენტრაციით, რომელიც ტოლია 1 მოლ/ლ.

ცხრილი 7.1. სტანდარტული რედოქსის პოტენციალი 25 °C (298 K)

(იხილეთ სკანირება)

სტანდარტული რედოქს პოტენციალის ალგებრული მნიშვნელობა ახასიათებს შესაბამისი დაჟანგული ფორმის ჟანგვის აქტივობას. ამრიგად, სტანდარტული რედოქს პოტენციალის მნიშვნელობების შედარება საშუალებას გვაძლევს ვუპასუხოთ კითხვას: ხდება თუ არა ესა თუ ის რედოქს რეაქცია?

ამრიგად, ჰალოგენური იონების დაჟანგვის ყველა ნახევრად რეაქცია თავისუფალ ჰალოგენებამდე

შეიძლება განხორციელდეს სტანდარტულ პირობებში ტყვიის (IV) ოქსიდის ან კალიუმის პერმანგანატის, როგორც ჟანგვის აგენტის გამოყენებით. კალიუმის დიქრომატის გამოყენებისას შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ რეაქციები (7.5) და (7.6). დაბოლოს, აზოტის მჟავას, როგორც ჟანგვის აგენტის გამოყენება იძლევა მხოლოდ ნახევრად რეაქციას, რომელიც მოიცავს იოდიდის იონებს (7.6).

ამრიგად, რაოდენობრივი კრიტერიუმი კონკრეტული რედოქსის რეაქციის წარმოქმნის შესაძლებლობის შესაფასებლად არის დაჟანგვის და შემცირების ნახევარრეაქციის სტანდარტულ რედოქს პოტენციალებს შორის სხვაობის დადებითი მნიშვნელობა.

თეორიული ქიმიის საფუძვლები

10. რედოქსის რეაქციები

რედოქსის რეაქციები ხსნარებში.

ოქსიდაცია

- არის ატომის, მოლეკულის ან იონის მიერ ელექტრონების დათმობის პროცესი. თუ ატომი დათმობს ელექტრონებს, ის იძენს დადებით მუხტს: l - , თმობს 1 ელექტრონს, შემდეგ ის ხდება ნეიტრალური ატომი:

თუ ატომი იძენს ელექტრონებს, შემდეგ ის იქცევა უარყოფითად დამუხტულ იონად:

თუ დადებითად დამუხტული იონი იღებს ელექტრონებს, მისი მუხტი მცირდება:

ან შეიძლება გადავიდეს ნეიტრალურ ატომში:

ჟანგვის აგენტი
ელექტრონების მიღება. რესტავრატორი არის ატომი, მოლეკულა ან იონი, ელექტრონების დონაცია.

ოქსიდიზატორი

რეაქციის დროს მცირდება, შემცირების აგენტი იჟანგება.

სტოიქიომეტრიული კოეფიციენტების განსაზღვრა რედოქსის რეაქციების განტოლებებში. რედოქსის რეაქციის განტოლების შედგენისას საჭიროა განვსაზღვროთ აღმდგენი აგენტი, ჟანგვის აგენტი და მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობა. როგორც წესი, კოეფიციენტები შეირჩევა რომელიმე მეთოდის გამოყენებით ელექტრონული ბალანსი

, ან მეთოდი ელექტრონ-იონის ბალანსი (ზოგჯერ ამ უკანასკნელს მეთოდს უწოდებენ ნახევრად რეაქციები ).

როგორც რედოქსული რეაქციების განტოლებების შედგენის მაგალითი, განვიხილოთ პირიტის დაჟანგვის პროცესი კონცენტრირებული აზოტის მჟავით.

პირველ რიგში განვსაზღვროთ რეაქციის პროდუქტები.

HNO3 არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი, ამიტომ გოგირდი იჟანგება მაქსიმალურ დაჟანგვის მდგომარეობამდე S 6+ და რკინა - Fe 3+-მდე, ხოლო HNO 3 შეუძლია აღდგეს მდე N0 ან NO 2. ჩვენ ვირჩევთ N O:

სად განთავსდება

H2O (მარცხნივ ან მარჯვენა მხარეს), ჯერ არ ვიცით.

1. ჯერ მიმართეთ ელექტრონ-იონური ბალანსის მეთოდი

(ნახევრად რეაქციები). ეს მეთოდი ითვალისწინებს ელექტრონების გადაცემას ერთი ატომიდან ან იონიდან მეორეზე, იმ გარემოს ბუნების გათვალისწინებით (მჟავე, ტუტე ან ნეიტრალური), რომელშიც ხდება რეაქცია.

ჟანგვის და შემცირების პროცესების განტოლებების შედგენისას წყალბადისა და ჟანგბადის ატომების რაოდენობის გასათანაბრებლად, შეყვანილია წყლის მოლეკულები და წყალბადის იონები (დამოკიდებულია გარემოზე) (თუ გარემო მჟავეა),ან წყლის მოლეკულები და ჰიდროქსიდის იონები (თუ გარემო ტუტეა).შესაბამისად, მიღებულ პროდუქტებში, ელექტრონ-იონის განტოლების მარჯვენა მხარეს იქნება წყალბადის იონები და წყლის მოლეკულები (მჟავე გარემო) ან ჰიდროქსიდის იონები და წყლის მოლეკულები (ტუტე გარემო).

ანუ ელექტრონ-იონის განტოლებების დაწერისას უნდა გამოვიდეთ ხსნარში რეალურად არსებული იონების შემადგენლობიდან.გარდა ამისა, როგორც შემოკლებული იონური განტოლებების მომზადებისას, ნივთიერებები ცუდად დისოცირებულნი, ცუდად ხსნადი ან გაზის სახით გამოიყოფა. უნდა დაიწეროს მოლეკულური ფორმით.

განვიხილოთ ჟანგვის ნახევარრეაქცია ჩვენი შემთხვევისთვის. მოლეკულა

FeS 2 გადაიქცევა Fe იონად 3+ (F e(N O 3) 3 მთლიანად იშლება იონებად, ჩვენ უგულებელყოფთ ჰიდროლიზს) და ორ იონს SO 4 2 - (H 2 SO 4-ის დისოციაცია):

ჟანგბადის გასათანაბრებლად, მარცხენა მხარეს დაამატეთ 8 H მოლეკულა

2 O, ხოლო მარჯვნივ - 16 H იონი+ (მჟავე გარემო):

მარცხენა მხარეს დამუხტვა არის 0, მარჯვენა მხარეს არის +15, ასე რომ

FeS 2 უნდა დათმოს 15 ელექტრონი:

ახლა განვიხილოთ ნიტრატის იონის შემცირების ნახევრად რეაქცია:

უნდა ჩამოერთვას

N O 3 2 O ატომები ამისათვის დაამატეთ 4 H იონი მარცხენა მხარეს 1+ (მჟავე გარემო), ხოლო მარჯვნივ - H-ის 2 მოლეკულა 2 O:

მარცხენა მხარეს დამუხტვის გასათანაბრებლად (დამუხტ

+3) დაამატეთ 3 ელექტრონი:

საბოლოოდ გვაქვს:

ორივე ნაწილის 16H-ით შემცირებით

+ და 8H 2 ოჰ, ჩვენ ვიღებთ შემოკლებულ იონურ განტოლებას რედოქსის რეაქციისთვის:

განტოლების ორივე მხარეს შესაბამისი რაოდენობის იონების მიმატებით

NO 3 - და H+ ჩვენ ვპოულობთ რეაქციის მოლეკულურ განტოლებას:

გაითვალისწინეთ, რომ არასოდეს დაგჭირდათ ელემენტების დაჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრა მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობის დასადგენად. გარდა ამისა, გავითვალისწინეთ გარემოს გავლენა და ავტომატურად დავადგინეთ, რომ ჰ

2 O არის განტოლების მარჯვენა მხარეს. უდავოა, რომ ეს მეთოდი ბევრად უფრო შეესაბამება ქიმიურ მნიშვნელობას, ვიდრე სტანდარტული ელექტრონული ბალანსის მეთოდი,თუმცა ეს უკანასკნელი გარკვეულწილად უფრო ადვილი გასაგებია.

2. გავათანაბროთ ეს რეაქცია მეთოდის გამოყენებით ელექტრონული ბალანსი . აღდგენის პროცესი აღწერილია:

ჟანგვის სქემის შედგენა უფრო რთულია, რადგან ორი ელემენტი ერთდროულად იჟანგება -

ფე და ს. ჩვენ შეგვიძლია მივაკუთვნოთ ჟანგვის მდგომარეობა 2+ რკინას, 1- გოგირდს და გავითვალისწინოთ, რომ Fe ატომზე ორი S ატომია:

თუმცა, შესაძლებელია უარი თქვას ჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრაზე და ჩამოვწეროთ დიაგრამა, რომელიც მოგაგონებთ დიაგრამას.

მარჯვენა მხარეს აქვს მუხტი +15, მარცხენა - 0, ასე რომ

FeS 2 უნდა დათმოს 15 ელექტრონი. ჩვენ ვაწერთ მთლიან ბალანსს:

HNO-ს ხუთი მოლეკულა

3 გადადით დაჟანგვაზე FeS2, და კიდევ სამი მოლეკულა HNO3 აუცილებელია განათლებისთვის Fe(N O 3) 3:

წყალბადისა და ჟანგბადის გასათანაბრებლად, დაამატეთ ორი H მოლეკულა მარჯვენა მხარეს

2 O:

ელექტრონულ-იონური ბალანსის მეთოდი უფრო უნივერსალურია ელექტრონულ ბალანსის მეთოდთან შედარებით და აქვს უდაო უპირატესობა კოეფიციენტების შერჩევისას.

in ბევრი რედოქსული რეაქცია, განსაკუთრებით ის, რომელიც მოიცავს ორგანულ ნაერთებს, რომლებშიც ჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრის პროცედურაც კი ძალიან რთულია.

განვიხილოთ, მაგალითად, ეთილენის დაჟანგვის პროცესი, რომელიც ხდება კალიუმის პერმანგანატის წყალხსნარში გადასვლისას. შედეგად, ეთილენი იჟანგება ეთილენგლიკოლად HO-

CH 2 - CH 2 -OH და პერმანგანატი იშლება მანგანუმის (IV) ოქსიდამდე, გარდა ამისა, როგორც საბოლოო ბალანსის განტოლებიდან ირკვევა, კალიუმის ჰიდროქსიდი ასევე წარმოიქმნება მარჯვნივ:

მსგავსი ტერმინების საჭირო შემცირების შემდეგ, განტოლებას ვწერთ მისი საბოლოო მოლეკულური ფორმით

რედოქსის რეაქციების სტანდარტული პოტენციალი.
რეალურ პირობებში ნებისმიერი რედოქსის რეაქციის წარმოქმნის შესაძლებლობა განპირობებულია მრავალი მიზეზით: ტემპერატურა, ჟანგვის და აღმდგენი აგენტის ბუნება, გარემოს მჟავიანობა, რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაცია და ა.შ. რთულია ყველა ამ ფაქტორის გათვალისწინება, მაგრამ გვახსოვდეს, რომ ნებისმიერი რედოქსული რეაქცია ხდება ელექტრონების გადაცემის შემცირების აგენტიდან ჟანგვის აგენტზე, შეიძლება დადგინდეს ასეთი რეაქციის შესაძლებლობის კრიტერიუმი.

რედოქს პროცესების რაოდენობრივი მახასიათებლებია ჟანგვის და აღმდგენი საშუალებების ნორმალური რედოქს პოტენციალი (ან სტანდარტული პოტენციალიელექტროდები).

, როგორც ფირფიტა, ასევე თხევადი ფაზა.

ან ხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით:

ამ წონასწორობის მდგომარეობა დამოკიდებულია ლითონის ბუნებაზე, მისი იონების კონცენტრაციაზე ხსნარში, ტემპერატურაზე და

წნევა.

წონასწორობა შეიძლება გადაიტანოს მარჯვნივ, თუ ელექტრონები ამა თუ იმ გზით ამოღებულია ლითონისგან. ეს გამოიწვევს ლითონის ფირფიტის დაშლას. პირიქით, თუ ელექტრონები მიეწოდება ლითონის ფირფიტას გარედან, მაშინ მასზე იონები დაილექება.

საწყისი გამოსავალი.

როდესაც მეტალი ჩაეფლო ხსნარში, ელექტრული ორმაგი ფენა იქმნება ინტერფეისზე. პოტენციურ განსხვავებას, რომელიც წარმოიქმნება მეტალსა და მიმდებარე თხევად ფაზას შორის, ეწოდება ელექტროდის პოტენციალს. ეს პოტენციალი დამახასიათებელია ლითონის რედოქსის უნარისთვის მყარი ფაზის სახით.

ლითონის იზოლირებულ ატომში (მონატომური ორთქლის მდგომარეობა, რომელიც წარმოიქმნება მაღალ ტემპერატურაზე და იშვიათობის მაღალ ხარისხზე), რედოქს თვისებები ხასიათდება სხვა სიდიდით, რომელსაც ეწოდება იონიზაციის პოტენციალი. იონიზაციის პოტენციალი არის ენერგია, რომელიც საჭიროა იზოლირებული ატომიდან ელექტრონის ამოსაღებად.

ელექტროდის პოტენციალის აბსოლუტური მნიშვნელობა პირდაპირ ვერ იზომება. ამავდროულად, არ არის რთული ელექტროდის პოტენციალის სხვაობის გაზომვა, რომელიც ხდება სისტემაში, რომელიც შედგება ლითონის ხსნარის ორი წყვილისაგან. ასეთ წყვილებს ე.წ ნახევრად ელემენტები . ჩვენ შევთანხმდით, რომ განვსაზღვროთ ლითონების ელექტროდული პოტენციალი ეგრეთ წოდებული სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში, რომლის პოტენციალი თვითნებურად იქნა აღებული ნულამდე. სტანდარტული წყალბადის ელექტროდი შედგება სპეციალურად მომზადებული პლატინის ფირფიტისგან, რომელიც ჩაეფლო მჟავა ხსნარში წყალბადის იონის კონცენტრაციით 1 მოლ/ლ და გარეცხილი წყალბადის გაზის ნაკადით 10 წნევით.

5 Pa, 25 °C ტემპერატურაზე. სტანდარტული ელექტროდების პოტენციალის დიაპაზონი.
თუ მისი მარილის ხსნარში ჩაძირული ლითონის ფირფიტა ლითონის იონების კონცენტრაციით 1 მოლ/ლ-ის ტოლია, შეუერთდება სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდს, მიიღება გალვანური უჯრედი. ამ ელემენტის ელექტრომამოძრავებელი ძალა (EMF), რომელიც იზომება 25 °C-ზე, ახასიათებს ლითონის სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი,ჩვეულებრივ მითითებულია როგორც E°.

ელექტროდების სტანდარტულ პოტენციალებს, რომლებიც მოქმედებენ როგორც შემცირების აგენტები წყალბადთან მიმართებაში, აქვთ "-" ნიშანი, ხოლო "+" ნიშანს აქვს ელექტროდების სტანდარტული პოტენციალი, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ჟანგვის აგენტები.

მათი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მზარდი წესით განლაგებული ლითონები ქმნიან ე.წ ლითონების ელექტროქიმიური ძაბვის სერია :Li, Rb, K, Va, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

რიგი სტრესები ახასიათებს ლითონების ქიმიურ თვისებებს:

3. ყველა ლითონს, რომელსაც აქვს უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი, ანუ მდებარეობს წყალბადის მარცხნივ ლითონის ძაბვის ელექტროქიმიურ სერიაში, შეუძლია მისი გადაადგილება მჟავა ხსნარებიდან.

როგორც ლითონების E° მნიშვნელობის განსაზღვრის შემთხვევაში, არალითონების E° მნიშვნელობები იზომება 25°C ტემპერატურაზე და წონასწორობაში ჩართული ყველა ატომური და მოლეკულური სახეობის კონცენტრაციით, რომელიც უდრის 1 მოლ/ ლ.

სტანდარტული რედოქს პოტენციალის ალგებრული მნიშვნელობა ახასიათებს შესაბამისი დაჟანგული ფორმის ჟანგვის აქტივობას. Ამიტომაც სტანდარტული რედოქს პოტენციალის მნიშვნელობების შედარება საშუალებას გვაძლევს ვუპასუხოთ კითხვას: ხდება თუ არა ესა თუ ის რედოქს რეაქცია?

რაოდენობრივი კრიტერიუმია კონკრეტული რედოქს რეაქციის წარმოქმნის შესაძლებლობის შესაფასებლად ჟანგვის და შემცირების ნახევარრეაქციის სტანდარტულ რედოქს პოტენციალებს შორის სხვაობის დადებითი მნიშვნელობა.

ხსნარების ელექტროლიზი.

რედოქს რეაქციების ერთობლიობას, რომელიც ხდება ელექტროდებზე ხსნარებში ან ელექტროლიტების დნობისას, როდესაც მათში ელექტრული დენი გადის, ელექტროლიზი ეწოდება.

დენის წყაროს კათოდზე ხდება ელექტრონების გადაცემის პროცესი კატიონებში ხსნარიდან ან დნობიდან, შესაბამისად კათოდი არის "შემცირების აგენტი".ანუ ანოდზე ელექტრონები იხსნება ანიონებით ანოდი არის "ჟანგვის აგენტი".

ელექტროლიზის დროს, კონკურენტული პროცესები შეიძლება მოხდეს როგორც ანოდზე, ასევე კათოდზე.

როდესაც ელექტროლიზი ტარდება ინერტული (არამოხმარებადი) ანოდის (მაგალითად, გრაფიტის ან პლატინის) გამოყენებით, როგორც წესი, კონკურენციას უწევს ორი ჟანგვითი და ორი შემცირების პროცესი:

ანოდზე - ანიონებისა და ჰიდროქსიდის იონების დაჟანგვა,

კათოდზე - კათიონებისა და წყალბადის იონების შემცირება.

როდესაც ელექტროლიზი ტარდება აქტიური (მოხმარებადი) ანოდის გამოყენებით, პროცესი უფრო რთულდება და ელექტროდებზე კონკურენტული რეაქციებია:

ანოდზე - ანიონებისა და ჰიდროქსიდის იონების დაჟანგვა, ლითონის - ანოდური მასალის ანოდური დაშლა;

კათოდზე - მარილის კათიონის და წყალბადის იონების შემცირება, ანოდის დაშლის შედეგად მიღებული ლითონის კათიონების შემცირება.

ანოდზე და კათოდზე ყველაზე სავარაუდო პროცესის არჩევისას, უნდა გააგრძელოთ რეაქცია, რომელიც მოითხოვს ყველაზე ნაკლებ ენერგიას. გარდა ამისა, ინერტული ელექტროდით მარილის ხსნარების ელექტროლიზის დროს ანოდზე და კათოდზე ყველაზე სავარაუდო პროცესის შესარჩევად გამოიყენება შემდეგი წესები:

შემდეგი პროდუქტები შეიძლება ჩამოყალიბდეს ანოდზე: ა) F ანიონების შემცველი ხსნარების ელექტროლიზის დროს - , SO 4 2- , ნ O 3 - , RO 4 3 - , ისევე როგორც ტუტე ხსნარებში, გამოიყოფა ჟანგბადი; ბ) C ანიონების დაჟანგვის დროსლ - , ვ რ - , ᲛᲔ-შესაბამისად გამოიყოფა ქლორი, ბრომი და იოდი;გ) ორგანული მჟავების ანიონების დაჟანგვის დროს ხდება პროცესი:

2. Al-ის მარცხნივ ძაბვის სერიაში მდებარე იონების შემცველი მარილის ხსნარების ელექტროლიზის დროს.

3+ , წყალბადი გამოიყოფა კათოდზე; თუ იონი მდებარეობს ძაბვის სერიაში წყალბადის მარჯვნივ, მაშინ ლითონი დეპონირდება კათოდში.

3. შორის ძაბვის დიაპაზონში მდებარე იონების შემცველი მარილის ხსნარების ელექტროლიზის დროს

Al+ და H+ კათოდზე შეიძლება მოხდეს როგორც კათიონის შემცირების, ისე წყალბადის ევოლუციის კონკურენტული პროცესები.

მაგალითისთვის განვიხილოთ სპილენძის ქლორიდის წყალხსნარის ელექტროლიზი ინერტულ ელექტროდებზე. ხსნარში არის Cu იონები

2+ და 2Cl - რომლებიც ელექტრული დენის გავლენით მიმართულია შესაბამის ელექტროდებზე:

მეტალის სპილენძი გამოიყოფა კათოდზე, ხოლო ქლორის გაზი გამოიყოფა ანოდზე.

თუ ხსნარის ელექტროლიზის განხილულ მაგალითში

CuCl2 აიღეთ სპილენძის ფირფიტა ანოდად, შემდეგ სპილენძი გამოიყოფა კათოდში და ანოდში, სადაც ხდება ჟანგვის პროცესები, ნაცვლად C იონების განმუხტვის.ლ - და ქლორის გამოყოფა ხდება ანოდის (სპილენძის) დაჟანგვა. ამ შემთხვევაში, ანოდი თავისთავად იხსნება და Cu იონების სახითგადადის ხსნარში. ელექტროლიზი CuCl2 ხსნადი ანოდით შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:

მარილის ხსნარების ელექტროლიზი ხსნადი ანოდით მცირდება ანოდის მასალის დაჟანგვამდე (მისი დაშლა) და თან ახლავს ლითონის გადატანა ანოდიდან კათოდში. ეს თვისება ფართოდ გამოიყენება დამაბინძურებლებისგან ლითონების გადამუშავებაში (გაწმენდაში).

დნობის ელექტროლიზი. მაღალაქტიური ლითონების (ნატრიუმი, ალუმინი, მაგნიუმი, კალციუმი და ა.შ.) მისაღებად, რომლებიც ადვილად ურთიერთობენ წყალთან, გამოიყენება გამდნარი მარილების ან ოქსიდების ელექტროლიზი:

თუ ელექტრული დენი გადის აქტიური ლითონის მარილისა და ჟანგბადის შემცველი მჟავის წყალხსნარში, მაშინ არც ლითონის კათიონები და არც მჟავის ნარჩენების იონები არ გამოიყოფა. წყალბადი გამოიყოფა კათოდზე,

და შემდეგ ანოდი შეიცავს ჟანგბადს და ელექტროლიზი მოდის წყლის ელექტროლიტურ დაშლამდე.

ელექტროლიტური ხსნარების ელექტროლიზი ენერგიულად უფრო ხელსაყრელია, ვიდრე დნება, რადგან ელექტროლიტები - მარილები და ტუტეები - დნება ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე.

ფარადეის ელექტროლიზის კანონი.

ელექტრული დენის გავლენის ქვეშ წარმოქმნილი ნივთიერების ოდენობის დამოკიდებულება დროზე, დენის სიძლიერესა და ელექტროლიტის ბუნებაზე შეიძლება დადგინდეს განზოგადებულის საფუძველზე. ფარადეის კანონი :

სად T -ელექტროლიზის დროს წარმოქმნილი ნივთიერების მასა (გ); E არის ნივთიერების ექვივალენტური მასა (გ/მოლი); M არის ნივთიერების მოლური მასა (გ/მოლი); პ- მოცემული ან მიღებული ელექტრონების რაოდენობა;

I - დენის სიძლიერე (A); t- პროცესის ხანგრძლივობა(ერთად); F - ფარადეის მუდმივი,ნივთიერების 1 ეკვივალენტური მასის გასათავისუფლებლად საჭირო ელექტროენერგიის რაოდენობის დახასიათება(F = 96,500 C/mol = 26.8 A×h/mol).

აღწერა

რედოქსის რეაქციის დროს აღმდგენი აგენტი თმობს ელექტრონებს, ე.ი. იჟანგება; ჟანგვის აგენტი იძენს ელექტრონებს, ანუ მიმდინარეობს აღდგენა. უფრო მეტიც, ნებისმიერი რედოქსული რეაქცია წარმოადგენს ორი საპირისპირო ტრანსფორმაციის ერთიანობას - დაჟანგვასა და შემცირებას, რომლებიც ხდება ერთდროულად და ერთმანეთისგან გამიჯვნის გარეშე.

ოქსიდაცია

ოქსიდაცია არის ელექტრონების დაკარგვის პროცესი, ჟანგვის ხარისხის გაზრდით.

როდესაც ნივთიერება იჟანგება, მისი დაჟანგვის მდგომარეობა იზრდება ელექტრონების დაკარგვის შედეგად. ჟანგვის ნივთიერების ატომებს ელექტრონის დონორებს უწოდებენ, ხოლო ჟანგვის აგენტის ატომებს ელექტრონის მიმღებებს.

ზოგიერთ შემთხვევაში, დაჟანგვის დროს, ძირითადი ნივთიერების მოლეკულა შეიძლება გახდეს არასტაბილური და დაიშალოს უფრო სტაბილურ და მცირე შემადგენელ ნაწილებად (იხ. თავისუფალი რადიკალები). ამ შემთხვევაში, მიღებული მოლეკულების ზოგიერთ ატომს აქვს უფრო მაღალი ჟანგვის მდგომარეობა, ვიდრე იგივე ატომები თავდაპირველ მოლეკულაში.

ჟანგვის აგენტი, რომელიც იღებს ელექტრონებს, იძენს შემცირების თვისებებს, გადაიქცევა კონიუგატურ შემცირებულ აგენტად:

ჟანგვითი აგენტი + e − ↔ კონიუგირებული შემცირების აგენტი.

აღდგენა

რედუქციის დროს ატომები ან იონები იძენენ ელექტრონებს. ამ შემთხვევაში, ელემენტის დაჟანგვის მდგომარეობა მცირდება. მაგალითები: ლითონის ოქსიდების დაქვეითება თავისუფალ ლითონებად წყალბადის, ნახშირბადის და სხვა ნივთიერებების გამოყენებით; ორგანული მჟავების შემცირება ალდეჰიდებამდე და სპირტებამდე; ცხიმების ჰიდროგენიზაცია და ა.შ.

შემცირების აგენტი, ელექტრონების შემოწირულობა, იძენს ჟანგვის თვისებებს, გადაიქცევა კონიუგატ ჟანგვის აგენტად:

შემცირების საშუალება - e − ↔ კონიუგატი ოქსიდიზატორი.

შეუზღუდავი, თავისუფალი ელექტრონი არის ყველაზე ძლიერი შემცირების აგენტი.

რედოქსის წყვილი

ჟანგვის აგენტი და მისი შემცირებული ფორმა, ან აღმდგენი აგენტი და მისი დაჟანგული ფორმა კონიუგატია რედოქსის წყვილიდა მათი ინტერკონვერტაციები რედოქსის ნახევრად რეაქციაა.

ნებისმიერ რედოქს რეაქციაში მონაწილეობს ორი კონიუგირებული რედოქსის წყვილი, რომელთა შორის არის კონკურენცია ელექტრონებისთვის, რის შედეგადაც ხდება ორი ნახევრად რეაქცია: ერთი დაკავშირებულია ელექტრონების დამატებასთან, ე.ი. შემცირება, მეორე - ელექტრონების გამოყოფით, ე.ი. დაჟანგვა.

რედოქსის რეაქციების სახეები

ინტერმოლეკულური - რეაქციები, რომლებშიც ჟანგვითი და აღმდგენი ატომები განლაგებულია სხვადასხვა ნივთიერების მოლეკულებში, მაგალითად:

H 2 S + Cl 2 → S + 2HCl

ინტრამოლეკულური - რეაქციები, რომლებშიც ჟანგვის და აღმდგენი ატომები განლაგებულია იმავე ნივთიერების მოლეკულებში, მაგალითად:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

დისპროპორციულობა (ავტო-ოქსიდაცია-თვითშეხორცება) - რეაქციები, რომლებშიც ერთი და იგივე ელემენტი მოქმედებს როგორც ჟანგვის აგენტი, ასევე შემამცირებელი აგენტი, მაგალითად:

Cl 2 + H 2 O → HClO + HCl

რეპროპორციაცია (კონპროპორცია) - რეაქციები, რომლებშიც ერთი დაჟანგვის მდგომარეობა მიიღება ერთი და იგივე ელემენტის ორი განსხვავებული ჟანგვის მდგომარეობიდან, მაგალითად:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O

მაგალითები

რედოქს რეაქცია წყალბადსა და ფტორს შორის

იყოფა ორ ნახევრად რეაქციად:

1) დაჟანგვა:

2) აღდგენა:

დაჟანგვა, შემცირება

რედოქს რეაქციებში ელექტრონები გადაეცემა ერთი ატომიდან, მოლეკულიდან ან იონიდან მეორეში. ელექტრონების დაკარგვის პროცესი არის დაჟანგვა. ჟანგვის დროს, ჟანგვის მდგომარეობა იზრდება:

ორგანულ და არაორგანულ ქიმიაში რეაქციის შესაქმნელად გამოიყენება ჟანგვის აგენტი და აღმდგენი საშუალება. განვიხილოთ ასეთი ურთიერთქმედების ძირითადი მახასიათებლები, განვსაზღვროთ განტოლების შედგენისა და კოეფიციენტების მოწყობის ალგორითმი.

განმარტებები

ჟანგვის აგენტი არის ატომი ან იონი, რომელიც სხვა ელემენტებთან ურთიერთობისას იღებს ელექტრონებს. ელექტრონების მიღების პროცესს რედუქცია ეწოდება და ის დაკავშირებულია ჟანგვის მდგომარეობის დაქვეითებასთან.

არაორგანული ქიმიის კურსში განხილულია კოეფიციენტების მოწყობის ორი ძირითადი მეთოდი. რეაქციებში შემამცირებელი და ჟანგვის აგენტი განისაზღვრება ელექტრონული ბალანსის შედგენით ან ნახევრად რეაქციების მეთოდით. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ OVR-ში კოეფიციენტების მოწყობის პირველ მეთოდს.

ჟანგვის მდგომარეობები

რეაქციაში ჟანგვის აგენტის დადგენამდე აუცილებელია ტრანსფორმაციაში ჩართული ნივთიერებების ყველა ელემენტის ჟანგვის მდგომარეობის დადგენა. იგი წარმოადგენს ელემენტის ატომის მუხტს, რომელიც გამოითვლება გარკვეული წესების მიხედვით. რთულ ნივთიერებებში ყველა დადებითი და უარყოფითი ჟანგვის მდგომარეობის ჯამი უნდა იყოს ნულის ტოლი. ძირითადი ქვეჯგუფების ლითონებისთვის იგი შეესაბამება ვალენტობას და აქვს დადებითი მნიშვნელობა.

არალითონებისთვის, რომლებიც განლაგებულია ფორმულის ბოლოს, ხარისხი განისაზღვრება ჯგუფის რიცხვის რვადან გამოკლებით და აქვს უარყოფითი მნიშვნელობა.

მარტივი ნივთიერებებისთვის ეს არის ნული, რადგან არ ხდება ელექტრონების მიღების ან დათმობის პროცესი.

რთული ნაერთებისთვის, რომლებიც შედგება რამდენიმე ქიმიური ელემენტისგან, მათემატიკური გამოთვლები გამოიყენება ჟანგვის მდგომარეობის დასადგენად.

ასე რომ, ჟანგვის აგენტი არის ატომი, რომელიც ურთიერთქმედების პროცესში ამცირებს მის ჟანგვის მდგომარეობას, ხოლო შემცირების აგენტი, პირიქით, ზრდის მის მნიშვნელობას.

OVR-ის მაგალითები

რედოქს რეაქციებში კოეფიციენტების მოწყობასთან დაკავშირებული ამოცანების მთავარი მახასიათებელია დაკარგული ნივთიერებების იდენტიფიცირება და მათი ფორმულების მომზადება. ჟანგვის აგენტი არის ელემენტი, რომელიც მიიღებს ელექტრონებს, მაგრამ გარდა ამისა, შემცირების აგენტი ასევე უნდა მონაწილეობდეს რეაქციაში და აჩუქოს ისინი.

წარმოგიდგენთ განზოგადებულ ალგორითმს, რომლითაც შეგიძლიათ დაასრულოთ საშუალო სკოლის კურსდამთავრებულებისთვის შემოთავაზებული ამოცანები ერთიან სახელმწიფო გამოცდაზე. მოდით გადავხედოთ რამდენიმე კონკრეტულ მაგალითს იმის გასაგებად, რომ ჟანგვის აგენტი არა მხოლოდ რთული ნივთიერების ელემენტია, არამედ მარტივი ნივთიერებაც.

პირველ რიგში, თქვენ უნდა დაასახელოთ ჟანგვის მდგომარეობა თითოეული ელემენტისთვის გარკვეული წესების გამოყენებით.

შემდეგი, თქვენ უნდა გაანალიზოთ ელემენტები, რომლებიც არ მონაწილეობდნენ ნივთიერებების ფორმირებაში და შექმნათ ფორმულები მათთვის. ყველა ხარვეზის აღმოფხვრის შემდეგ, შეგიძლიათ გააგრძელოთ ელექტრონული ბალანსის შედგენის პროცესი ჟანგვის აგენტსა და შემამცირებელ აგენტს შორის. შედეგად მიღებული კოეფიციენტები შეტანილია განტოლებაში, საჭიროების შემთხვევაში დაამატეთ ისინი იმ ნივთიერებების წინ, რომლებიც არ შედის ბალანსში.

მაგალითად, ელექტრონული ბალანსის მეთოდის გამოყენებით, აუცილებელია შემოთავაზებული განტოლების შევსება და ფორმულების წინ საჭირო კოეფიციენტების განთავსება.

H 2 O 2 + H 2 SO 4 + KMnO 4 = MnSO 4 + O 2 + …+…

დასაწყისისთვის, ჩვენ ვადგენთ ჟანგვის მდგომარეობების მნიშვნელობებს თითოეულისთვის, ვიღებთ

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 + …+…

შემოთავაზებულ სქემაში ისინი ცვლის ჟანგბადს, ისევე როგორც მანგანუმს კალიუმის პერმანგანატში. ამრიგად, ჩვენ ვიპოვნეთ შემამცირებელი და ჟანგვის აგენტი. მარჯვენა მხარეს არ არის ნივთიერება, რომელიც შეიცავდა კალიუმს, ამიტომ ხარვეზების ნაცვლად შევქმნით მისი სულფატის ფორმულას.

ბოლო მოქმედება ამ ამოცანაში იქნება კოეფიციენტების განლაგება.

5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4 + 2KMnO 4 = 2Mn SO 4 + 5O 2 + 8H 2 O + K 2 SO 4

მჟავები, კალიუმის პერმანგანატი და წყალბადის ზეჟანგი შეიძლება ჩაითვალოს ძლიერ ჟანგვის აგენტებად. ყველა ლითონი ავლენს შემცირების თვისებებს, გარდაიქმნება კატიონებად დადებითი მუხტით რეაქციების დროს.

დასკვნა

პროცესები, რომლებიც მოიცავს უარყოფითი ელექტრონების მიღებასა და დონაციას, ხდება არა მხოლოდ არაორგანულ ქიმიაში. მეტაბოლიზმი, რომელიც ხდება ცოცხალ ორგანიზმებში, ორგანულ ქიმიაში რედოქსული რეაქციების წარმოშობის ნათელი მაგალითია. ეს ადასტურებს განხილული პროცესების მნიშვნელობას, მათ შესაბამისობას ცოცხალ და უსულო ბუნებასთან.