Қысқартатын қасиеттері бар ... тотығу-қалпына келтіру қасиеттері

Қазіргі химиядағы маңызды мәселе жеке атомдардың, сондай-ақ иондардың тотығу-қалпына келтіру қасиеттерінің бірі болып табылады. Бұл материал элементтер мен заттардың белсенділігін түсіндіруге, түрлі атомдардың химиялық қасиеттерін егжей-тегжейлі салыстыруды жүргізуге көмектеседі.

Тотығу құралы дегеніміз не?

Химиядағы көптеген тапсырмалар, соның ішінде 11-сыныптағы бірыңғай мемлекеттік емтиханға тест сұрақтары және 9-сыныптағы МГҚ-мен байланысты мәселелер осы тұжырымдамамен байланысты. Тотықтырғыш химиялық өзара әрекеттесу процесінде басқа иондық немесе атомнан электрондарды алатын атомдар немесе иондар болып саналады. Атомдардың тотығу қасиеттерін талдайтын болсақ, бізде Менделеевтің мерзімді жүйесі қажет. Кестеде солдан оңға қарай жатқан кезеңдерде атомдардың тотығу қабілеті артады, яғни металл емес қасиеттерге ұқсас өзгереді. Негізгі кіші топтарда ұқсас параметр жоғарыдан төменге дейін төмендейді. Тотығу қабілеті бар ең қарапайым қарапайым заттардың арасында фтор бар. «Электронгетиктілік» термині, яғни химиялық өзара әрекеттесу жағдайында электрондарды қабылдаушы атомның мүмкіндіктері тотығу қасиеттерімен синоним болып саналуы мүмкін. Екі немесе одан да көп химиялық элементтерден тұратын күрделі заттардың арасында жарқын оксиданттарды қарастыруға болады: калий перманганаты, калий хлораты, озон.

Азайтқыш агент дегеніміз не?

Атомдардың қалпына келтіретін қасиеттері металл қасиеттерге ие қарапайым заттарға тән. Периодтық кестеде солдан оңға қарай металл қасиеттері әлсіреп, негізгі кіші топтарда (тігінен) олар көбейеді. Сыртқы энергетикалық деңгейде орналасқан электрондардың қалпына келуіндегі қалпына келтірудің мәні. Электрондық қабықшалардың саны (деңгейлер) соғұрлым көп болса, химиялық өзара әрекеттесу кезінде «қосымша» электрондарды беру жеңілірек болады.

Өте жақсы реакциялық қасиеттер белсенді (сілтілі, сілтілі-жер) металдарға ие. Сонымен қатар, ұқсас параметрлерді ұсынатын заттардан біз күкірт оксидін (6), көміртегі тотығын таңдап аламыз. Ең жоғары тотығу дәрежесін алу үшін, бұл қосылыстар азаю қасиеттерін көрсетуге мәжбүр болады.

Тотығу процесі

Егер химиялық әрекеттесу кезінде атом немесе ион электронды басқа атомға (ионға) береді, онда біз тотығу процесі туралы айтады. Қайта қалпына келтіретін қасиеттер мен тотығу қабілеті өзгеретінін талдау үшін, Менделеев элементтерінің кестесі талап етіледі, сондай-ақ қазіргі физика заңдарын білу керек.

Қалпына келтіру процесі

Жөндеу процестері тікелей химиялық өзара әрекеттесу кезіндегі басқа атомдардан (иондар) иондар немесе электрондардың атомдары арқылы қабылдайды. Өте жақсы қалпына келтіретін заттар - нитрит, сілтілі металл сульфиттері. Элементтер жүйесіндегі қалпына келтіру қасиеттері қарапайым заттардың металл қасиеттеріне ұқсас.

OVP талдау алгоритмі

Дайын химиялық реакция кезінде студент коэффициенттерді түзе алуы үшін арнайы алгоритмді қолдану қажет. Тотығу-тотықсыздану қасиеттері аналитикалық, органикалық, жалпы химиядағы көптеген есептерді шешуге көмектеседі. Кез келген реакцияны талдаудың тәртібін ұсынамыз:

1. Біріншіден, ережелерді қолданып тотығу дәрежесін әрбір қол жетімді элементті анықтау маңызды.
2. Бұдан басқа, тотығу күйін өзгерткен атомдар немесе иондар анықталады, реакцияға қатысады.
3. «Минус» және «плюс» белгілері химиялық реакция кезінде алынған және алынған еркін электрондардың санын көрсетеді.
4. Бұдан басқа, барлық электрондардың саны арасындағы ең төменгі жалпы көпір анықталады, яғни алынған және берілетін электрондардың қалдықтары жоқ бөлінген бүтін сан.
5. Содан кейін ол химиялық реакцияға қатысқан электронға бөлінеді.
6. Сонымен қатар, қандай иондардың немесе атомдардың қалпына келетін қасиеттерінің бар екенін анықтаймыз, сондай-ақ, оксиданттарды анықтаймыз.
7. Соңғы кезеңде коэффициенттерді теңдеуге қойыңыз.

Электронды баланс әдісін қолдану, біз осы реакция схемасындағы коэффициенттерді ұйымдастырамыз:

NaMnO ₄ + сутегі сульфиді + күкірт қышқылы = S + Mn SO ₄ + ... + ...

Мәселені шешу алгоритмі

Әрекеттесуден кейін қандай заттардың пайда болуы керек екенін білеміз. Реакцияда тотығу агенті бар (ол марганец болады) және қалпына келтіру агенті анықталады (ол күкірт болады), тотығу күйлері өзгермейтін күйлер пайда болады. Негізгі реакция тұзды және күшті оттегіні қамтитын қышқыл болғандықтан, соңғы заттардың бірі су, екіншісі натрий тұзы, дәлірек натрий сульфаты болады.

Енді электронды қабылдау мен қабылдаудың схемасын құрайық:

- Mn ⁺⁷ 5 e = Mn ⁺² қабылдайды ^.

Схеманың екінші бөлігі:

- S ^-2 2e = S ⁰ береді

Бастапқы реакциядағы коэффициенттерді теңдеудің барлық бөліктеріндегі күкірт атомдарын жинақтауды ұмытпай, қойдық.

2NaMnO ₄ + 5H ₂ S + 3H ₂ SO ₄ = 5S + 2 MnSO ₄ + 8H ₂ O + Na ₂ SO ₄ .

Сутектік пероксидтің қатысуымен OBR талдау

OVP талдау әдісін қолдану алгоритмі:

Сутегі пероксиді + күкірт қышқылы + калий перманганаты = Mn SO ₄ + оттегі + ... + ...

Тотығу дәрежесі оттегі ионын (сутектік пероксидте) және калий перманганатында марганец катионын өзгертті . Яғни қалпына келтіру агенті, сондай-ақ тотықтырғыш бар.

Біз өзара әрекеттесуден кейін қандай заттардың әлі алынуын анықтаймыз. Олардың бірі су болады, бұл қышқыл мен тұз арасындағы реакция. Калий жаңа зат жасамады, екінші өнім - калий тұзы, яғни сульфат, өйткені реакция күкірт қышқылымен болды.

Сұлба:

2O ^- 2 электронды ^береді және O-ге айналады ₂ ⁰ 5

Mn ⁺⁷ 5 электрон қабылдайды және Mn ⁺ 2 2 ионына айналады

Біз коэффициенттерді қойдық.

5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4 = 5O2 + 2MnSO4 + 8H2O + K2SO4

Калий хроматының қатысуымен IRS талдауының мысалы

Электронды баланс әдісін қолдану арқылы коэффициенттермен теңдеулер жасаймыз:

FeCl ₂ + тұз қышқылы + калий хромат = FeCl ₃ + CrCl ₃ + ... + ...

Тотығу дәрежесі темірді (темір II хлоридте) және калий дихроматындағы хром ионын өзгертті.

Енді басқа заттардың қалай пайда болғанын анықтауға тырысамыз. Тұз болуы мүмкін. Себебі калий ешқандай қосылыс жасамайды, сондықтан екінші өнім калий тұзы, дәлірек хлорид, өйткені реакция тұз қышқылымен болған.

Схеманы жасайық:

Fe ⁺² e = береді Fe ⁺³ 6 қалпына келтіру агенті,

2Cr ^{+ 6} 6 e = 2Cr ⁺ 1 тотығуышын алады.

Бастапқы реакцияда коэффициенттерді енгіздік:

6K ₂ Cr ₂ O ₇ + FeCl ₂ + 14HCl = 7H ₂ O + 6FeCl ₃ + 2CrCl ₃ + 2KCl

Калий йодымен байланысты IRS талдауының мысалы

Ережелермен қаруланғаннан кейін теңдеуді жасаймыз:

Калий перманганаты + күкірт қышқылы + калий йодид ... марганец сульфаты + йод + ... + ...

Тотығу дәрежесі марганец пен йод өзгерді. Яғни қалпына келтіру агенті және тотығу агенті қатысады.

Енді бізде не болып жатқанын білеміз. Құрам калийде болады, яғни калий сульфатын алады.

Қалпына келтіру процестері йод иондарында пайда болады.

Электрондық аудару схемасын жасайық:

- Mn ⁺⁷ қабылдайды 5 e = Mn ⁺² 2 - тотықтырғыш,

- 2I ^- қайтарады 2 e = I ₂ ⁰ 5 - қалпына келтіру агенті.

Бастапқы реакциядағы коэффициенттерді реттейміз, осы теңдеудегі барлық күкірт атомдарын жинақтауды ұмытпаймыз.

210KI + KMnO ₄ + 8H ₂ SO ₄ = 2MnSO ₄ + 5I ₂ + 6K ₂ SO ₄ + 8H ₂ O

Натрий сульфитін қамтитын IRS талдауының мысалы

Классикалық әдісті қолданып, тізбектегі теңдеуді құрайық:

- күкірт қышқылы + KMnO ₄ + натрий сульфиті ... натрий сульфаты + марганец сульфаты + ... + ...

Әрекеттесуден кейін біз натрий тұзын, суды аламыз.

Схеманы жасайық:

- Mn ⁺⁷ қабылдайды 5 e = Mn ⁺² 2,

- S ⁺ 2 e = S ⁺⁶ 5 береді.

Біз қарастырылып отырған реакцияда коэффициенттерді орналастырамыз, коэффициенттер болған кезде күкірт атомдарын қосуды ұмытпаймыз.

3H ₂ SO ₄ + 2KMnO ₄ + 5Na ₂ SO ₃ = K ₂ SO ₄ + 2 MnSO ₄ + 5Na ₂ SO ₄ + 3H ₂ O.

Азотқа байланысты OBD талдауының мысалы

Келесі тапсырманы орындаңыз. Алгоритмді қолдану арқылы реакцияның толық теңдеуін құрастырамыз:

- марганец нитраты + азот қышқылы + PbO ₂ = HMnO ₄ + Pb (NO ₃ ) ₂ +

Келіңіздер, қандай зат әлі де қалыптасып жатқанын талдайық. Реакция күшті тотықтырғыш пен тұздың арасында болғандықтан, зат су болады дегенді білдіреді.

Электрондардың санының өзгеруін көрсетейік:

- Mn ⁺² 5 e = Mn ⁺⁷ 2 қалпына келтіруші агент қасиеттерін көрсетеді,

- Pb ⁺⁴ тотығы бар 2 e = Pb ⁺² 5 алады.

3. Бастапқы реакциядағы коэффициенттерді түземіз, бастапқы теңдеудің сол жақ бөлігіндегі барлық азотты қосу керек:

- 2Mn (NO3) ₂ + 6HNO3 + 5PbO2 = 2HMnO4 + 5Pb (NO3) ₂ + 2H2O.

Бұл реакцияда азоттың қалпына келтіру қасиеттері пайда болмайды.

Азотпен тотығу-тотықсыздану реакциясының екінші үлгісі:

Zn + күкірт қышқылы + HNO ₃ = ZnSO ₄ + NO + ...

- Zn ⁰ e = Zn ⁺² 3 - қалпына келтіру агенті,

N ⁺⁵ алады 3 e = N ⁺² 2 тотығу агенті болып табылады.

Берілген реакцияда коэффициенттерді орналастырамыз:

3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 = 3ZnSO4 + 2NO + 4H2O.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларының маңыздылығы

Ең танымал редуктивтік реакциялар - өсімдіктерге тән фотосинтез. Азайтатын қасиеттер қалай өзгереді? Процесс биосферада жүреді, бұл сыртқы көзден энергияның өсуіне әкеледі. Адамзат өз қажеттіліктері үшін пайдаланатын бұл энергия. Химиялық элементтермен байланысты тотығу және қалпына келтіру реакцияларының мысалдарында азот, көміртек және оттегі қосылыстарының өзгеруі ерекше маңызды. Фотосинтездің арқасында жердің атмосферасы тірі ағзалардың дамуына қажетті осындай композицияға ие. Фотосинтездің арқасында ауа қабығындағы көмірқышқыл газының мөлшері арта бермейді, Жер беті қызып кетпейді. Зауыт тек тотығу-тотықсыздану реакциясы арқылы дамып қана қоймай, сондай-ақ адамға оттегі, глюкоза сияқты қажетті заттарды құрайды. Бұл химиялық реакциясыз табиғатта заттардың толық циклі мүмкін емес, сондай-ақ органикалық өмірдің болуы мүмкін емес.

ОВР практикалық қолдану

Металл бетінің сақталуын қамтамасыз ету үшін белсенді металдардың қасиеттері азайғанын білу қажет, сондықтан химиялық коррозия процесін бәсеңдете отырып, бетті белсенді элементтің қабатымен жабуға болады. Тотығу-тотықсыздану қасиеттерінің болуына байланысты ауыз суды тазарту және дезинфекциялау жүргізіледі. Теңдеулердегі коэффициенттерді орнатпай, ешқандай мәселені шешуге болмайды. Қателерді болдырмау үшін барлық тотығу-тотықсыздану параметрлері туралы түсінік беру маңызды.

Химиялық коррозиядан қорғау

Адам өмірі мен қызметі үшін ерекше проблема - бұл коррозия. Осы химиялық трансформация нәтижесінде металды бұзу, автомобиль бөлшектерінің, станоктардың жұмыс сипаттамаларын жоғалтады. Осындай мәселені шешу үшін протекторлық қорғаныс, металды лак-бояу немесе бояу қабатымен жабу, коррозияға қарсы қорытпаларды пайдалану қолданылады. Мысалы, темір беті белсенді металл-алюминий қабаты арқылы жабылған.

Қорытынды

Адам ағзасында көптеген қалпына келтіру реакциялары пайда болады, ас қорыту жүйесінің қалыпты жұмысын қамтамасыз етеді. Ферменттеу, қаттылық, тыныс алу сияқты өмірлік белсенділіктің негізгі процестері де қалпына келтіру қасиеттерімен байланысты. Біздің ғаламшарымыздағы барлық жануарларды осындай мүмкіндіктері бар. Электрондарды қайтару мен қабылдаумен реакциясыз минералдарды, аммиак, сілтілі, қышқылдарды өнеркәсіптік өндіру мүмкін емес. Аналитикалық химияда көлемді талдаудың барлық әдістері тотығу-азайту процестеріне негізделген. Мұндай жағымсыз құбылысқа қарсы химиялық коррозия сияқты күрес сонымен қатар осы процестерді білуге негізделген.