Redukcijske lastnosti imajo lastnosti redoks

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 17:55

Redoks lastnosti posameznih atomov in ionov so pomembno vprašanje v sodobni kemiji. Ta material pomaga razložiti delovanje elementov in snovi, izvesti podrobno primerjavo kemičnih lastnosti različnih atomov.

Kaj je oksidant

Veliko nalog iz kemije, vključno s testnimi vprašanji za enotni državni izpit v 11. razredu in OGE v 9. razredu, je povezanih s tem konceptom. Za oksidant se štejejo atomi ali ioni, ki v procesu kemične interakcije sprejemajo elektrone drugega iona ali atoma. Če analiziramo oksidacijske lastnosti atomov, potrebujemo periodični sistem Mendelejeva. V obdobjih, ki se nahajajo v tabeli od leve proti desni, se oksidacijska sposobnost atomov poveča, torej se spreminja podobno kot pri nekovinskih lastnostih. V glavnih podskupinah se ta parameter zmanjšuje od zgoraj navzdol. Med najmočnejšimi enostavnimi snovmi z oksidacijsko sposobnostjo prednjači fluor. Izraz, kot je "elektronegativnost", to je sposobnost atoma, da prevzame v primeru kemične interakcijeelektronov, lahko štejemo za sinonim za oksidativne lastnosti. Med kompleksne snovi, ki so sestavljene iz dveh ali več kemičnih elementov, lahko štejemo svetle oksidante: kalijev permanganat, kalijev klorat, ozon.

Kaj je redukcijsko sredstvo

Redukcijske lastnosti atomov so značilne za preproste snovi, ki kažejo kovinske lastnosti. V periodnem sistemu kovinske lastnosti v obdobjih slabijo od leve proti desni, v glavnih podskupinah (navpično) pa naraščajo. Bistvo okrevanja je vračanje elektronov, ki se nahajajo na zunanji energetski ravni. Večje kot je število elektronskih lupin (nivojev), lažje je oddajati "odvečne" elektrone med kemično interakcijo.

Aktivne (alkalne, zemeljskoalkalijske) kovine imajo odlične redukcijske lastnosti. Poleg snovi s podobnimi parametri izpostavljamo žveplov oksid (6), ogljikov monoksid. Da bi dosegle največje oksidacijsko stanje, so te spojine prisiljene pokazati redukcijske lastnosti.

Oksidacijski proces

Če med kemično interakcijo atom ali ion odda elektrone drugemu atomu (ionu), govorimo o procesu oksidacije. Če želite analizirati, kako se spreminjajo redukcijske lastnosti in oksidacijska moč, boste potrebovali periodni sistem elementov, pa tudi poznavanje sodobnih zakonov fizike.

Obnovitveni postopek

Redukcijski procesi vključujejo sprejemanje ionov enega ali drugegaatomi elektronov iz drugih atomov (ionov) med neposredno kemično interakcijo. Odlična redukcijska sredstva so nitriti, sulfiti alkalijskih kovin. Redukcijske lastnosti v sistemu elementov se spreminjajo podobno kot kovinske lastnosti preprostih snovi.

Algoritem za razčlenjevanje OVR

Da bi učenec postavil koeficiente v končano kemijsko reakcijo, je treba uporabiti poseben algoritem. Redox lastnosti pomagajo tudi pri reševanju različnih računskih problemov v analitični, organski in splošni kemiji. Predlagamo vrstni red razčlenjevanja katere koli reakcije:

Najprej je pomembno določiti oksidacijsko stanje vsakega razpoložljivega elementa z uporabo pravil.
Naslednji so tisti atomi ali ioni, ki so spremenili svoje oksidacijsko stanje, odločeni, da sodelujejo v reakciji.
Znaka minus in plus označujeta število prostih elektronov, danih in prejetih med kemično reakcijo.
Naprej se med številom vseh elektronov določi najmanjši skupni večkratnik, to je celo število, ki je brez preostanka deljeno s prejetimi in danimi elektroni.
Potem se razdeli na elektrone, ki sodelujejo v kemični reakciji.
Naslednjič določimo, kateri ioni ali atomi imajo redukcijske lastnosti, in določimo tudi oksidacijske snovi.
Na zadnji stopnji vnesite koeficiente v enačbo.

Uporabimo metodo elektronskega ravnotežja, postavimo koeficiente v to reakcijsko shemo:

NaMnO₄ + vodikov sulfid + žveplova kislina=S + Mn SO_{4 +…+…}

Algoritem za rešitev problema

Ugotovimo, katere snovi naj nastanejo po interakciji. Ker je v reakciji že oksidant (to bo mangan) in je definirano redukcijsko sredstvo (to bo žveplo), nastanejo snovi, pri katerih se oksidacijska stanja ne spreminjajo več. Ker je glavna reakcija potekala med soljo in močno kislino, ki vsebuje kisik, bo ena od končnih snovi voda, druga pa natrijeva sol, natančneje natrijev sulfat.

Sedaj naredimo shemo za dajanje in sprejemanje elektronov:

- Mn⁺⁷ traja 5 e=Mn^+2.

Drugi del sheme:

- S^-2 gives2e=S⁰

Koeficiente damo v začetno reakcijo, pri čemer ne pozabimo sešteti vseh žveplovih atomov v delih enačbe.

2NaMnO₄ + 5H₂S + 3H₂SO ₄ =5S + 2MnSO₄ + 8H₂O + Na₂SO _4.

Analiza OVR, ki vključuje vodikov peroksid

Z uporabo algoritma za razčlenjevanje OVR lahko sestavimo enačbo za trenutno reakcijo:

vodikov peroksid + žveplova kislina + kalijev permagnanat=Mn SO_{4 + kisik + …+…}

Oksidcijska stanja so spremenila kisikov ion (v vodikovem peroksidu) in manganov kation v kalijevem permanganatu. To pomeni, da imamo redukcijsko sredstvo, pa tudi oksidant.

Ugotovimo, katere vrste snovi je še mogoče dobiti po interakciji. Ena izmed njih bo voda, ki je očitno reakcija med kislino in soljo. Kalij ni tvoril novegasnovi, bo drugi produkt kalijeva sol, in sicer sulfat, saj je bila reakcija z žveplovo kislino.

Shema:

2O ^{– donira} 2 elektrona in se spremeni v O ₂ ⁰ 5

Mn⁺⁷ sprejme 5 elektronov in postane Mn ion^{+2 2}

Nastavite koeficiente.

5H₂O₂ + 3H₂SO₄ + 2KMnO₄=5O₂ + 2Mn SO₄ + 8H ₂O + K₂SO₄

Primer analize OVR, ki vključuje kalijev kromat

Z uporabo elektronske ravnotežne metode bomo naredili enačbo s koeficienti:

FeCl₂ + klorovodikova kislina + kalijev kromat=FeCl₃+ CrCl_{3 + …+…}

Oksidacijska stanja spremenjena železo (v železovem kloridu II) in kromov ion v kalijevem dikromatu.

Sedaj pa poskusimo ugotoviti, katere druge snovi nastajajo. Ena je lahko sol. Ker kalij ni tvoril nobene spojine, bo drugi produkt kalijeva sol, natančneje klorid, ker je reakcija potekala s klorovodikovo kislino.

Naredimo diagram:

Fe⁺² daje e= Fe^{+3 6 reduktor,}

2Cr⁺⁶ sprejema 6 e=2Cr ^{+31 oksidant.}

Koeficiente vnesite v začetno reakcijo:

6K₂Cr₂O₇ + FeCl₂+ 14HCl=7H₂O + 6FeCl₃ + 2CrCl_{3 + 2KCl}

PrimerAnaliza OVR, ki vključuje kalijev jodid

Oboroženi s pravili, naredimo enačbo:

kalijev permanganat + žveplova kislina + kalijev jodid…manganov sulfat + jod +…+…

Oksidacijska stanja so spremenila mangan in jod. To pomeni, da sta prisotna redukcijsko sredstvo in oksidant.

Sedaj poglejmo, kaj bomo na koncu dobili. Spojina bo s kalijem, to pomeni, da bomo dobili kalijev sulfat.

Obnovitveni procesi potekajo v jodnih ionih.

Naredimo shemo prenosa elektronov:

- Mn⁺⁷ sprejema 5 e=Mn^{+2 2 je oksidant,}

- 2I^- oddaj 2 e=I₂ ^{0 5 je redukcijsko sredstvo.}

Postavite koeficiente v začetno reakcijo, ne pozabite sešteti vseh žveplovih atomov v tej enačbi.

210KI + KMnO₄ + 8H₂SO₄ =2MnSO ₄ + 5I₂ + 6K₂SO₄ + 8H 2_O

Primer analize OVR, ki vključuje natrijev sulfit

Po klasični metodi bomo sestavili enačbo za vezje:

- žveplova kislina + KMnO_{4 + natrijev sulfit… natrijev sulfat + manganov sulfat +…+…}

Po interakciji dobimo natrijevo sol, vodo.

Naredimo diagram:

- Mn⁺⁷ traja 5 e=Mn^{+2 2,}

- S⁺⁴ daje 2 e=S^{+6 5.}

Razporedite koeficiente v obravnavani reakciji, ne pozabite dodati žveplovih atomov pri razvrščanju koeficientov.

3H₂SO₄ + 2KMnO₄ + 5Na₂ SO₃ =K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Na₂ SO₄ + 3H_2O.

Primer analize OVR, ki vključuje dušik

Naredimo naslednjo nalogo. Z uporabo algoritma bomo sestavili celotno reakcijsko enačbo:

- manganov nitrat + dušikova kislina + PbO₂=HMnO₄+Pb(NO₃₎ 2₊

Analizirajmo, katera snov še nastaja. Ker je reakcija potekala med močnim oksidantom in soljo, to pomeni, da bo snov voda.

Prikaži spremembo števila elektronov:

- Mn⁺² oddaja 5 e=Mn^{+7 2 kaže lastnosti reducirnega sredstva,}

- Pb⁺⁴ traja 2 e=Pb^{+2 5 oksidant.}

3. Koeficiente uredimo v začetni reakciji, seštejte ves dušik, ki je na voljo na levi strani prvotne enačbe:

- 2Mn(NO₃)₂ + 6HNO₃ + 5PbO 2 _=2HMnO4 _{+ 5Pb(NO}3₎2 _{+ 2H} 2_O.

Ta reakcija ne kaže redukcijskih lastnosti dušika.

Druga redoks reakcija z dušikom:

Zn + žveplova kislina + HNO₃=ZnSO_{4 + NE+…}

- Zn⁰ oddaj 2 e=Zn^{+23 bo restavrator,}

N⁺⁵ sprejema 3 e=N^{+2 2 je oksidant.}

Razporedite koeficiente v dani reakciji:

3Zn + 3H₂SO₄ + 2HNO₃ =3ZnSO ₄ + 2NO + 4H_2O.

Pomen redoks reakcij

Najbolj znane redukcijske reakcije so fotosinteza, ki je značilna za rastline. Kako se spremenijo obnovitvene lastnosti? Proces poteka v biosferi, vodi do povečanja energije s pomočjo zunanjega vira. To je energija, ki jo človeštvo uporablja za svoje potrebe. Med primeri oksidativnih in redukcijskih reakcij, povezanih s kemičnimi elementi, so še posebej pomembne transformacije dušikovih, ogljikovih in kisikovih spojin. Zahvaljujoč fotosintezi ima zemeljska atmosfera takšno sestavo, ki je potrebna za razvoj živih organizmov. Zahvaljujoč fotosintezi se količina ogljikovega dioksida v zračni lupini ne poveča, zemeljska površina se ne pregreje. Rastlina se ne razvija le s pomočjo redoks reakcije, ampak tudi tvori snovi, kot sta kisik in glukoza, ki sta potrebna za človeka. Brez te kemične reakcije je nemogoč celoten krog snovi v naravi, pa tudi obstoj organskega življenja.

Praktična uporaba RIA

Za ohranitev površine kovine morate vedeti, da imajo aktivne kovine obnovitvene lastnosti, tako da lahko površino prekrijete s plastjo bolj aktivnega elementa, hkrati pa upočasnite proces kemične korozije. Zaradi prisotnosti redoks lastnosti se pitna voda prečisti in razkuži. Nobenega problema ni mogoče rešiti brez pravilne postavitve koeficientov v enačbo. Da bi se izognili napakam, je pomembno, da razumemo vse redoksparametri.

Zaščita pred kemično korozijo

Korozija je poseben problem za človeško življenje in dejavnost. Zaradi te kemične preobrazbe pride do uničenja kovine, deli avtomobila, strojna orodja izgubijo svoje operativne lastnosti. Za odpravo takšne težave se uporablja zaščita tekalne plasti, kovina je prevlečena s plastjo laka ali barve, uporabljajo se protikorozijske zlitine. Na primer, površina železa je prekrita s plastjo aktivne kovine - aluminija.

Sklep

V človeškem telesu se pojavijo različne reakcije okrevanja, ki zagotavljajo normalno delovanje prebavnega sistema. S obnovitvenimi lastnostmi so povezani tudi osnovni življenjski procesi, kot so fermentacija, razpad, dihanje. Vsa živa bitja na našem planetu imajo podobne sposobnosti. Brez reakcij z vračanjem in sprejemom elektronov je rudarjenje, industrijska proizvodnja amoniaka, alkalij in kislin nemogoča. V analitični kemiji vse metode volumetrične analize temeljijo prav na redoks procesih. Boj proti tako neprijetnemu pojavu, kot je kemična korozija, temelji tudi na poznavanju teh procesov.