შემცირების თვისებები აქვს რედოქსის თვისებები

2024 ავტორი: Angel Austin | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 17:50

ინდივიდუალური ატომების, ისევე როგორც იონების რედოქს თვისებები მნიშვნელოვანი საკითხია თანამედროვე ქიმიაში. ეს მასალა გვეხმარება ელემენტებისა და ნივთიერებების აქტივობის ახსნაში, სხვადასხვა ატომების ქიმიური თვისებების დეტალური შედარების ჩატარებაში.

რა არის ჟანგვის აგენტი

ბევრი დავალება ქიმიაში, მათ შორის ტესტის კითხვები მე-11 კლასში ერთიანი სახელმწიფო გამოცდისთვის და OGE მე-9 კლასში, დაკავშირებულია ამ კონცეფციასთან. ჟანგვის აგენტად ითვლება ატომები ან იონები, რომლებიც ქიმიური ურთიერთქმედების პროცესში იღებენ ელექტრონებს სხვა იონიდან ან ატომიდან. თუ გავაანალიზებთ ატომების ჟანგვის თვისებებს, გვჭირდება მენდელეევის პერიოდული სისტემა. ცხრილში მდებარე პერიოდებში მარცხნიდან მარჯვნივ იზრდება ატომების ჟანგვის უნარი, ანუ ის იცვლება არალითონური თვისებების მსგავსად. ძირითად ქვეჯგუფებში ეს პარამეტრი მცირდება ზემოდან ქვევით. ჟანგვის უნარის მქონე უძლიერეს მარტივ ნივთიერებებს შორის ფტორი ლიდერობს. ტერმინი, როგორიცაა "ელექტრონეგატიურობა", ანუ ატომის უნარი ქიმიური ურთიერთქმედების შემთხვევაში.ელექტრონები, შეიძლება ჩაითვალოს ჟანგვის თვისებების სინონიმად. კომპლექსურ ნივთიერებებს შორის, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ქიმიური ელემენტისგან, შეიძლება ჩაითვალოს კაშკაშა ჟანგვის აგენტები: კალიუმის პერმანგანატი, კალიუმის ქლორატი, ოზონი.

რა არის შემცირების აგენტი

ატომების შემცირების თვისებები დამახასიათებელია მარტივი ნივთიერებებისთვის, რომლებიც ამჟღავნებენ მეტალის თვისებებს. პერიოდულ სისტემაში მეტალის თვისებები სუსტდება მარცხნიდან მარჯვნივ პერიოდებში, ხოლო ძირითად ქვეჯგუფებში (ვერტიკალურად) იზრდება. აღდგენის არსი არის ელექტრონების დაბრუნება, რომლებიც განლაგებულია გარე ენერგეტიკულ დონეზე. რაც მეტია ელექტრონული გარსების (დონეების) რაოდენობა, მით უფრო ადვილია ქიმიური ურთიერთქმედების დროს „დამატებითი“ელექტრონების გაცემა.

აქტიურ (ტუტე, მიწის ტუტე) ლითონებს აქვთ შესანიშნავი შემცირების თვისებები. გარდა ამისა, ნივთიერებები, რომლებიც ავლენენ მსგავს პარამეტრებს, გამოვყოფთ გოგირდის ოქსიდს (6), ნახშირბადის მონოქსიდს. მაქსიმალური დაჟანგვის მდგომარეობის მისაღებად, ეს ნაერთები იძულებულნი არიან გამოავლინონ შემცირების თვისებები.

ჟანგვის პროცესი

თუ ქიმიური ურთიერთქმედების დროს ატომი ან იონი აძლევს ელექტრონებს სხვა ატომს (იონს), ჩვენ ვსაუბრობთ დაჟანგვის პროცესზე. იმის გასაანალიზებლად, თუ როგორ იცვლება შემცირების თვისებები და ჟანგვის ძალა, დაგჭირდებათ ელემენტების პერიოდული ცხრილი, ასევე ფიზიკის თანამედროვე კანონების ცოდნა.

აღდგენის პროცესი

რედუქციის პროცესები გულისხმობს იონების მიღებას რომელიმესელექტრონების ატომები სხვა ატომებიდან (იონები) პირდაპირი ქიმიური ურთიერთქმედების დროს. შესანიშნავი შემცირების აგენტებია ნიტრიტები, ტუტე ლითონების სულფიტები. ელემენტების სისტემაში შემცირების თვისებები იცვლება მარტივი ნივთიერებების მეტალის თვისებების მსგავსად.

OVR ანალიზის ალგორითმი

იმისთვის, რომ მოსწავლემ დასრულებულ ქიმიურ რეაქციაში მოათავსოს კოეფიციენტები, საჭიროა სპეციალური ალგორითმის გამოყენება. რედოქსის თვისებები ასევე ხელს უწყობს სხვადასხვა გამოთვლითი ამოცანების გადაჭრას ანალიტიკურ, ორგანულ და ზოგად ქიმიაში. ჩვენ გთავაზობთ ნებისმიერი რეაქციის გარჩევის თანმიმდევრობას:

1. პირველ რიგში, მნიშვნელოვანია თითოეული ხელმისაწვდომი ელემენტის დაჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრა წესების გამოყენებით.
2. შემდეგ, ის ატომები ან იონები, რომლებმაც შეცვალეს მათი დაჟანგვის მდგომარეობა, განისაზღვრება რეაქციაში მონაწილეობის მისაღებად.
3. მინუს და პლუს ნიშნები მიუთითებს ქიმიური რეაქციის დროს მიცემული და მიღებული თავისუფალი ელექტრონების რაოდენობაზე.
4. შემდეგ, ყველა ელექტრონის რაოდენობას შორის, განისაზღვრება მინიმალური საერთო ჯერადი, ანუ მთელი რიცხვი, რომელიც ნარჩენების გარეშე იყოფა მიღებულ და მოცემულ ელექტრონებზე.
5. შემდეგ იგი იყოფა ქიმიურ რეაქციაში მონაწილე ელექტრონებად.
6. შემდეგ, ჩვენ განვსაზღვრავთ რომელ იონებს ან ატომებს აქვთ აღმდგენი თვისებები და ასევე განვსაზღვრავთ ჟანგვის აგენტებს.
7. ფინალურ ეტაპზე ჩადეთ კოეფიციენტები განტოლებაში.

ელექტრონული ბალანსის მეთოდის გამოყენებით განვათავსოთ კოეფიციენტები ამ რეაქციის სქემაში:

NaMnO₄ + წყალბადის სულფიდი + გოგირდის მჟავა=S + Mn SO_{4 +…+…}

ალგორითმი პრობლემის გადასაჭრელად

მოდით გავარკვიოთ რომელი ნივთიერებები უნდა წარმოიქმნას ურთიერთქმედების შემდეგ. ვინაიდან რეაქციაში უკვე არის ჟანგვის აგენტი (ეს იქნება მანგანუმი) და განსაზღვრულია აღმდგენი საშუალება (ეს იქნება გოგირდი), იქმნება ნივთიერებები, რომლებშიც ჟანგვის მდგომარეობა აღარ იცვლება. ვინაიდან ძირითადი რეაქცია მიმდინარეობდა მარილსა და ძლიერ ჟანგბადის შემცველ მჟავას შორის, ერთ-ერთი საბოლოო ნივთიერება იქნება წყალი, მეორე კი ნატრიუმის მარილი, უფრო ზუსტად, ნატრიუმის სულფატი.

ახლა შევადგინოთ ელექტრონების მიცემის და მიღების სქემა:

- წთ⁺⁷ იღებს 5 e=Mn^+2.

სქემის მეორე ნაწილი:

- S^-2 gives2e=S⁰

ჩვენ ჩავსვით კოეფიციენტები საწყის რეაქციაში, არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ შევაჯამოთ ყველა გოგირდის ატომები განტოლების ნაწილებში.

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

ანალიზი OVR, რომელიც მოიცავს წყალბადის ზეჟანგს

OVR ანალიზის ალგორითმის გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია შევადგინოთ განტოლება მიმდინარე რეაქციისთვის:

წყალბადის ზეჟანგი + გოგირდის მჟავა + კალიუმის პერმანანატი=Mn SO_{4 + ჟანგბადი + …+…}

დაჟანგვის მდგომარეობებმა შეცვალა ჟანგბადის იონი (წყალბადის ზეჟანგში) და მანგანუმის კატიონი კალიუმის პერმანგანატში. ანუ გვაქვს როგორც შემამცირებელი, ასევე ჟანგვის აგენტი.

მოდით განვსაზღვროთ, რა სახის ნივთიერებები შეიძლება კვლავ მიიღოთ ურთიერთქმედების შემდეგ. ერთ-ერთი მათგანი იქნება წყალი, რომელიც აშკარად არის რეაქცია მჟავასა და მარილს შორის. კალიუმმა არ შექმნა ახალინივთიერებები, მეორე პროდუქტი იქნება კალიუმის მარილი, კერძოდ სულფატი, ვინაიდან რეაქცია იყო გოგირდმჟავასთან.

სქემა:

2O ^{- აძლევს} 2 ელექტრონს და იქცევა O ₂ ⁰ 5

Mn⁺⁷ იღებს 5 ელექტრონს და ხდება Mn იონი^{+2 2}

დააყენეთ კოეფიციენტები.

5H₂O₂ + 3H₂სო₄ + 2KMnO₄=5O₂ + 2Mn SO₄ + 8H ₂O + K₂SO₄

OVR ანალიზის მაგალითი, რომელიც მოიცავს კალიუმის ქრომატს

ელექტრონული ბალანსის მეთოდის გამოყენებით, ჩვენ გავაკეთებთ განტოლებას კოეფიციენტებით:

FeCl₂ + მარილმჟავა + კალიუმის ქრომატის=FeCl₃+ CrCl_{3 + …+…}

დაჟანგვის მდგომარეობამ შეცვალა რკინა (რკინის ქლორიდში II) და ქრომის იონი კალიუმის დიქრომატში.

ახლა ვცადოთ გავარკვიოთ რა სხვა ნივთიერებები წარმოიქმნება. ერთი შეიძლება იყოს მარილი. ვინაიდან კალიუმს არ წარმოადგენდა რაიმე ნაერთი, შესაბამისად, მეორე პროდუქტი იქნება კალიუმის მარილი, უფრო ზუსტად, ქლორიდი, რადგან რეაქცია მოხდა მარილმჟავასთან.

მოდით გავაკეთოთ დიაგრამა:

Fe⁺² აძლევს e= Fe^{+3 6 რედუქტორი,}

2Cr⁺⁶ მიიღება 6 e=2Cr ^{+31 ოქსიდიზატორი.}

ჩადეთ კოეფიციენტები საწყის რეაქციაში:

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

მაგალითიOVR ანალიზი, რომელიც მოიცავს კალიუმის იოდიდს

წესებით შეიარაღებული, მოდით გავაკეთოთ განტოლება:

კალიუმის პერმანგანატი + გოგირდის მჟავა + კალიუმის იოდიდი…მანგანუმის სულფატი + იოდი +…+…

ოქსიდაციის მდგომარეობამ შეცვალა მანგანუმი და იოდი. ანუ არსებობს შემამცირებელი და ჟანგვითი აგენტი.

ახლა გავარკვიოთ, რითი დამთავრდება. ნაერთი იქნება კალიუმთან, ანუ მივიღებთ კალიუმის სულფატს.

აღდგენის პროცესები ხდება იოდის იონებში.

მოდით შევადგინოთ ელექტრონების გადაცემის სქემა:

- Mn⁺⁷ იღებს 5 e=Mn^{+2 2 არის ოქსიდანტი,}

- 2I^- გაჩუქებ 2 e=I₂ ^{0 5 არის შემცირების საშუალება.}

მოათავსეთ კოეფიციენტები საწყის რეაქციაში, არ დაგავიწყდეთ გოგირდის ყველა ატომის შეჯამება ამ განტოლებაში.

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

OVR-ის ანალიზის მაგალითი, რომელიც მოიცავს ნატრიუმის სულფიტს

კლასიკური მეთოდის გამოყენებით შევადგენთ განტოლებას წრედისთვის:

- გოგირდის მჟავა + KMnO_{4 + ნატრიუმის სულფიტი… ნატრიუმის სულფატი + მანგანუმის სულფატი +…+…}

ურთიერთქმედების შემდეგ ვიღებთ ნატრიუმის მარილს, წყალს.

მოდით გავაკეთოთ დიაგრამა:

- წთ⁺⁷ იღებს 5 e=Mn^{+2 2,}

- S⁺⁴ იძლევა 2 e=S^{+6 5.}

დაალაგეთ კოეფიციენტები განსახილველ რეაქციაში, არ დაგავიწყდეთ კოეფიციენტების დალაგებისას გოგირდის ატომების დამატება.

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

OVR აზოტის შემცველი ანალიზის მაგალითი

მოდით გავაკეთოთ შემდეგი დავალება. ალგორითმის გამოყენებით შევადგენთ რეაქციის სრულ განტოლებას:

- მანგანუმის ნიტრატი + აზოტის მჟავა + PbO₂=HMnO₄+Pb(NO₃) ₂₊

მოდით გავაანალიზოთ რა ნივთიერება წარმოიქმნება ჯერ კიდევ. ვინაიდან რეაქცია მოხდა ძლიერ ჟანგვის აგენტსა და მარილს შორის, ეს ნიშნავს, რომ ნივთიერება იქნება წყალი.

აჩვენეთ ცვლილება ელექტრონების რაოდენობაში:

- Mn⁺² გაძლევს 5 e=Mn^{+7 2 ავლენს შემცირების აგენტის თვისებებს,}

- Pb⁺⁴ იღებს 2 e=Pb^{+2 5 ოქსიდიზატორი.}

3. ჩვენ ვაწყობთ კოეფიციენტებს საწყის რეაქციაში, დარწმუნდით, რომ შევკრიბოთ თავდაპირველი განტოლების მარცხენა მხარეს არსებული ყველა აზოტი:

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

ეს რეაქცია არ ავლენს აზოტის შემცირების თვისებებს.

მეორე რედოქსური რეაქცია აზოტთან:

Zn + გოგირდმჟავა + HNO₃=ZnSO_{4 + NO+…}

- Zn⁰ გაჩუქება 2 e=Zn^{+23 იქნება რესტავრატორი,}

N⁺⁵მიიღება 3 e=N^{+2 2 არის ოქსიდიზატორი.}

დაალაგეთ კოეფიციენტები მოცემულ რეაქციაში:

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

რედოქსის რეაქციების მნიშვნელობა

ყველაზე ცნობილი შემცირების რეაქციებია მცენარეებისთვის დამახასიათებელი ფოტოსინთეზი. როგორ იცვლება აღდგენითი თვისებები? პროცესი ხდება ბიოსფეროში, იწვევს ენერგიის ზრდას გარე წყაროს დახმარებით. სწორედ ამ ენერგიას იყენებს კაცობრიობა თავისი საჭიროებისთვის. ქიმიურ ელემენტებთან დაკავშირებული ჟანგვითი და შემცირების რეაქციების მაგალითებს შორის განსაკუთრებული მნიშვნელობა ენიჭება აზოტის, ნახშირბადის და ჟანგბადის ნაერთების გარდაქმნას. ფოტოსინთეზის წყალობით, დედამიწის ატმოსფეროს აქვს ისეთი შემადგენლობა, რომელიც აუცილებელია ცოცხალი ორგანიზმების განვითარებისთვის. ფოტოსინთეზის წყალობით ჰაერის გარსში ნახშირორჟანგის რაოდენობა არ იზრდება, დედამიწის ზედაპირი არ თბება. მცენარე არა მხოლოდ რედოქს რეაქციის დახმარებით ვითარდება, არამედ აყალიბებს ისეთ ნივთიერებებს, როგორიცაა ჟანგბადი და გლუკოზა, რომლებიც აუცილებელია ადამიანისთვის. ამ ქიმიური რეაქციის გარეშე ბუნებაში ნივთიერებების სრული ციკლი შეუძლებელია, ისევე როგორც ორგანული სიცოცხლის არსებობა.

RIA-ს პრაქტიკული გამოყენება

მეტალის ზედაპირის შესანარჩუნებლად, თქვენ უნდა იცოდეთ, რომ აქტიურ ლითონებს აქვთ აღდგენითი თვისებები, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ ზედაპირი დაფაროთ უფრო აქტიური ელემენტის ფენით, და ამავდროულად შეანელოთ ქიმიური კოროზიის პროცესი. რედოქსის თვისებების არსებობის გამო სასმელი წყალი იწმინდება და დეზინფექცია ხდება. არცერთი პრობლემის გადაჭრა შეუძლებელია განტოლებაში კოეფიციენტების სწორად მოთავსების გარეშე. შეცდომების თავიდან ასაცილებლად, მნიშვნელოვანია ყველა რედოქსის გაგებაპარამეტრები.

დაცვა ქიმიური კოროზიისგან

კოროზია ადამიანის სიცოცხლისა და საქმიანობის განსაკუთრებული პრობლემაა. ამ ქიმიური ტრანსფორმაციის შედეგად ხდება ლითონის განადგურება, მანქანის ნაწილები, ჩარხები კარგავენ საოპერაციო მახასიათებლებს. ასეთი პრობლემის გამოსასწორებლად გამოიყენება სარბენი დაცვა, ლითონი დაფარულია ლაქის ან საღებავის ფენით და გამოიყენება ანტიკოროზიული შენადნობები. მაგალითად, რკინის ზედაპირი დაფარულია აქტიური ლითონის ფენით - ალუმინის.

დასკვნა

ადამიანის ორგანიზმში ხდება სხვადასხვა აღდგენითი რეაქციები, რაც უზრუნველყოფს საჭმლის მომნელებელი სისტემის ნორმალურ ფუნქციონირებას. ისეთი ძირითადი სასიცოცხლო პროცესები, როგორიცაა დუღილი, დაშლა, სუნთქვა, ასევე დაკავშირებულია აღდგენის თვისებებთან. ჩვენს პლანეტაზე ყველა ცოცხალ არსებას აქვს მსგავსი შესაძლებლობები. ელექტრონების დაბრუნებისა და მიღების რეაქციების გარეშე, სამთო, ამიაკის, ტუტეების და მჟავების სამრეწველო წარმოება შეუძლებელია. ანალიტიკურ ქიმიაში მოცულობითი ანალიზის ყველა მეთოდი ეფუძნება ზუსტად რედოქს პროცესებს. ისეთ უსიამოვნო ფენომენთან ბრძოლა, როგორიცაა ქიმიური კოროზია, ასევე ეფუძნება ამ პროცესების ცოდნას.