Oxidáció-csökkentő reakciók
Az oxidációcsökkentés (OVR) olyan reakciókat jelent, amelyek a reaktánsokat alkotó atomok oxidációs fokának változásával járnak. Az oxidáció mértékét (O) úgy értjük, hogy sztöchiometrikus valenciát jelent a (+) vagy (-) jelzéssel. A jel (+) az elektroposzívabb elem (fém) és (-) több elektronegatív (nemmetál) tulajdonságnak tulajdonítható. Az oxidációcsökkentés egyetlen, egymással összefüggő folyamat.
Az oxidáció megfelel az elem oxidációs fokának növekedésében és a fellendülésben - csökkenésnek.
Az egyszerű ionok oxidációjának mértéke egybeesik a töltéssel: Fe 3+. K +. Cl - stb. A komplex oxidációs foka nem ugyanaz, mint a töltés (NH4 +), (SO4 2-), (PO4-3) és. és így tovább.
Egy atom oxidációjának mértéke egy komplex ion vagy molekula belsejében nem kapcsolódik közvetlenül az atom töltetéhez. Például a Cr atom CrCl2 molekulákban való töltése. CrCl3. K2CrO4 1,9; 1,3 és 0,2 elektrondikus töltés ("+" jelzéssel), valamint oxidációs állapotok - +2, +3 és +6. Az oxidáció mértékének meghatározása a következő szabályon alapul: az atomok oxidációs fokának összege a molekulában nulla, a komplex ion pedig megegyezik az ion töltésével. Atom a magasabb oxidációs állapotban lehet, hogy csak az oxidálószer, ha az alacsonyabb oxidációs állapotban - csak redukálószert, és ha van egy köztes oxidációs fok, lehet egy oxidálószer és egy redukálószer. Például: N + 5 (HNO3), S +6 (H2S04) - csak oxidáló tulajdonságokat mutat (a legmagasabb oxidációs fok); N + 4 (NO2), S +4 (SO2) - oxidáló és redukáló tulajdonságokkal rendelkezik (köztes oxidációs állapotok); N -3 (NH 3), S -2 (H 2 S) - csak redukciós tulajdonságokat mutat (alacsonyabb oxidációs állapotok).
Az oxidációs redukciós reakciókhoz két módszert alkalmaznak az egyenletek összeállításához: az oxidációs fokok egyensúlyának módszere és a félig reakció módszere.
Az oxidációs fokozatok egyensúlyának módszere
Ebben az eljárásban az együtthatók megtalálásához figyelembe kell venni azt a szabályt, amely szerint a reakcióban a oxidációs fokok teljes változása nulla, vagyis a redukálószer oxidációs állapotának növekedése megegyezik az oxidálószer csökkenésével.
Példa 1. Írja be az oxidációs-redukciós reakció egyenletét a séma szerint:
A megoldás.
Számoljuk ki, hogy a redukálószer és az oxidálószer megváltoztatja oxidációs állapotát, és ezt az egyenletekben tükrözzük:
Az elektronikus egyensúly egyenlete:
A redukálószer oxidációs fokának () változásának meg kell egyeznie az oxidálószer oxidációs állapotának () változásával, és az oxidációs állapot változásainak összes legkevésbé gyakori többszöröse változik, és tíz. Ha ezt a számot 5-tel osztjuk meg, akkor kapjuk meg az oxidálószer 2-es koefficiensét és a redukció termékeit, és ha 10-ről 2-re osztjuk, akkor megkapjuk a redukálószer és oxidációs terméke 5-ös együtthatóját. Azoknál az együtthatóknál, amelyek előtt az atomok nem változtatják meg oxidációs állapotukat, kiválasztás útján találhatók. A reakcióegyenlet formája:
Ebben a reakcióban az oxidálószer KMn04. amelyben a mangán atom +7 és +2 közötti oxidációs fokát csökkenti, és a redukálószer H3P03. amelyben a foszfor fokozza az oxidáció mértékét +3 és +5 között. Így az oxidációs állapotukat megváltoztató atomok különböző anyagok molekuláiban vannak, ezért ez a reakció az intermolekuláris oxidáció-redukcióra utal.
2. példa. Formálja a cink és a tömény kénsav közötti kölcsönhatás reakciójának egyenletét, feltéve, hogy ez utóbbi maximális csökkenést eredményez.
A megoldás.
A cink (mint bármely más fém) csak csökkenti a tulajdonságait. A tömény kénsavban az oxidatív funkciót kén (+6) hordozza. A kén maximális csökkenése azt jelenti, hogy minimális oxidációs állapotot ér el. A kén oxidációjának minimális szintje, mint a VIA csoport p-eleme, -2. A cink mint II B fém állandó oxidációs állapota +2. Tükrözze az egyenletekben leírtakat:
Az elektronikus egyensúly egyenlete:
A reakcióegyenletet alkotjuk:
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnS04 + H2S + 4H20
Mielőtt H2 SO4 arány 5 1 helyett, mint négy molekula kötésére savak négy ionok Zn 2+ (azaz H2 SO4 - és az oxidálószer, és a reakcióelegyet).
Amikor az oxidáció fokozódik, az oxidációs folyamat folytatódik, és maga az anyag redukálószer. Amikor csökken az oxidáció mértéke, a redukciós folyamat folytatódik, és maga az anyag oxidálószer. Ezután a hidrogénatomok egyensúlya alapján meghatároztuk a vízmólók számát A kiválasztott koefficiensek helyességének ellenőrzésére az oxigénegyenleg számolt.
Ebben a reakcióban az oxidálószer H2S04. amelyben a kén atom +6-ról -2-re csökkenti az oxidáció mértékét, és a redukálószer Zn, amelyben növeli oxidációs állapotát 0 és +2 között. Így az oxidációs állapotukat megváltoztató atomok különböző anyagok molekuláiban vannak, ezért ez a reakció az intermolekuláris oxidáció-redukcióra utal.
A félig reakció módszere
Azokban az esetekben, amikor a reakció vizes oldatban (olvadék) előállításánál az egyenletek nem adódnak változások az oxidáció mértékét az atomok, mely az összetételben a reagensek, és figyelembe veszi a forma létezését Az anyagok oldatban (egyszerű vagy összetett ion, atom vagy molekula feloldatlan vagy slabodissotsiiruyuschego vízben). Ebben az esetben, a készítmény ionos egyenletek redox reakciók kell követnie, ugyanolyan jelölésekkel, ami elfogadott, hogy ioncserélő karakter egyenletek, nevezetesen: rosszul oldódó, Kis- disszociált és gáznemű vegyületek kell írni a molekuláris formában, és nónák megváltoztatása nélkül állapotban, - kizárni az egyenletből.
A félig reakció módszere pontosabban tükrözi az anyagok oxidáció-redukciós reakciókban való valódi változását, és megkönnyíti ezen eljárások egyenletei formulációját az ion molekuláris formában. Mivel ugyanazon reagensek különböző termékek természetétől függően a környezet (sav, lúg, semleges) az ilyen reakciók ionos rendszerben, kivéve a részecskék teljesítő egy oxidálószer funkciót és redukáló ágens előállítása, gondosan meghatározott részecske jellemző a környezet válasz (azaz ionokhoz H + vagy az ion OH - vagy a H2O molekula).
3. példa A félreakciós módszer alkalmazásával rendezzük el a reakcióban az együtthatókat:
KMnO4 + KNO2 + H2S04 → MnSO4 + KNO2 + K2S04 + H2O.
A megoldás.
A reakciót ionos formában jegyezzük fel:
MnO4 - + NO2 - + 2H + → Mn2 + + NO3 - + H2O
K + és SO4 2- változatlanok maradnak, tehát nem jelennek meg az ionos rendszerben). Az ionos rendszerből látható, hogy az MnO4-permanganát-ion Mn 2+ -re alakul, és négy oxigénrészecskét is felszabadítanak egyszerre.
Savas környezetben minden felszabadított oxigén részecske 2H + -hoz kötődik, hogy egy vízmolekulát képezzen.
Következésképpen: MnO4 - + 8H + → Mn2 + + 4H2O.
Megtaláljuk a díjak különbségét = (+2) - (+ 7) = -5 (a "-" jel azt jelzi, hogy a helyreállítási folyamat folytatódik).
A második folyamat esetében a NO2 - NO3 - konverziója. a hiányzó oxigént veszik a vízből, és ennek eredményeképpen feleslegben lévő H + ionok képződnek:
NO2 - + H20; = NO3 - + 2H + = 1 - (- 1) = 2 (a '+' jel azt jelzi, hogy az oxidációs folyamat zajlik).
Így szerezzük be:
Az ion-molekuláris egyensúly egyenlete:
A redukálószer 2MnO4 - + 8H + -5 -> Mn + 2 + 4H2O; - -5 oxidáció;
Oxidálószer 5NO2 - + H2O + 2 → NO3 - + 2H +; = 2 csökkenés.
Az első egyenlet 2. és a második 5-ös kifejezéseinek szorzásával, és ezek hozzáadásával megkapjuk az adott reakció ion-molekuláris egyenletét:
Miután az egyenlet bal és jobb oldalán azonos részecskéket redukáltunk, végül megkapjuk az ion-molekuláris egyenletet:
Az ionos egyenlet szerint felépítjük a molekuláris egyenletet:
2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2S04 → 2MnSO4 + 5KNO3 + K2S04 + 3H2O.
Lúgos és semleges környezetben az alábbi szabályok követhetők.
Lúgos környezetben minden egyes felszabadult oxigén részecske egy molekula vízzel két hidroxidiont (2OH-) képez, és minden hiányzik - 2OH-ionból származik, hogy egy molekula vizet képez.
A semleges közegben, az egyes részecskék oxigén felszabaduló párosul egy molekula H2 0, alkotó 2OH - - nona és mindegyik hiányzik kivesszük a vízből a felszabadulás két hidrogénion (2H +).
Ha a szerepet játszó redox reakciók hidrogén-peroxid (H 2O 2), meg kell vizsgálni a szerepe a H2 O2 egy adott reakcióban. A H2 O2 jelentése oxigénatom egy köztes oxidációs állapotban (-1), úgy, hogy a hidrogén-peroxid a redox reakcióban mutat redox kettősség. Azokban az esetekben, amikor a H2O2 egy oxidálószer, a fél reakciók a következő alakban vannak:
H202 + 2H + 2H2O; = -2 (savas közeg);
H 2O 2-2 → 20H -; = -2 (semleges és lúgos közeg).
Ha a hidrogén-peroxid egy redukálószer:
H 2 O 2 + 2 → O 2 + 2H +; = +2 (savas közeg);
H 2O 2 + 2OH - + 2 → O 2 + 2H 2O; = +2 (semleges és lúgos közeg).
Az oxidációs-redukciós reakciótípusok
Háromféle oxidációs redukciós reakció létezik:
1. Intermolekuláris oxidációs-redukciós reakciók, amelyeknél a különböző anyagok alkotóelemeinek atomjai oxidációs állapota megváltozik. Az 1-3. Példákban tárgyalt reakciók ilyen típusúak. Például:
4. példa Az oxidációs-redukciós reakció egyenletét írja le a séma szerint:
A megoldás.
Az ion-molekuláris egyenlet egyenleteit alkotjuk, melyeket:
Csökkenti az oxidációs folyamatot;
A fellendülés oxidációs folyamata.
Ebben a reakcióban az oxidálószer KMn04. ahol a mangánt atom csökkenti annak oxidációs foka 7-6, és a redukálószer kálium-hidroxid, ahol az oxigén növeli annak oxidációs foka közötti -2 és 0. Tehát, atomok, megváltoztatása oxidáció mértéke, ez a molekulák különböző anyagok, majd , ez a reakció az intermolekuláris oxidáció-redukcióra vonatkozik. 2. Öngyulladás-öngyógyító reakciók (aránytalanság, dismutáció).
Ebben az esetben az azonos elem oxidációjának mértéke növekszik és csökken. A diszproporcionálási reakciók jellemzők az olyan vegyületek vagy elemek számára, amelyek megfelelnek az elem egyik közbülső oxidációs állapotának. Például:
5. példa Írja be az oxidációs-redukciós reakció egyenletét a séma szerint:
A megoldás.
Az elektronikus egyensúly egyenlete:
Csökkenti az oxidációs folyamatot;
A fellendülés oxidációs folyamata
Ez a reakció a diszproporcionálási reakcióra utal, mivel az egy anyagban (P) azonos elem (foszfor) atomok oxidációjának fokozatos növekedése és csökkenése társul.
6. példa Írja be az oxidációs-redukciós reakció egyenletét a séma szerint:
A megoldás.
Az elektronikus egyensúly egyenlete:
Csökkenti az oxidációs folyamatot;
A fellendülés oxidációs folyamata.
Ez a reakció a diszproporcionálási reakcióra utal, mivel az egy anyag (H2O2-hidrogén-peroxid) ugyanazon elem (oxigén) atomjai oxidációjának fokozatos növekedésével és csökkenésével jár együtt.
3. Az intramolekuláris oxidáció-redukció reakciói, amelyekben az egy adott atomban lévő elem atomjai oxidálódnak, intramolekuláris oxidációs redukciónak nevezik (a konformáció reakciója). Például:
Példa 7. Írja be az oxidációs-redukciós reakció egyenletét a séma szerint:
A megoldás.
Az ion-molekuláris egyensúly egyenlete:
Csökkenti az oxidációs folyamatot;
A fellendülés oxidációs folyamata
Ebben a reakcióban, a nitrogénatomok NH4 NO2 ammónium-nitrit. változtatni a oxidáció mértéke egy -3 és 0, a másik 3 0. A eljárás, amelyben van egy állító elemmel oxidációs állapota atomok egy és ugyanazon anyag, az úgynevezett intramolekuláris oxidációs-redukciós (Comproportionation reakció).
- Ön itt van:
- legfontosabb
- vegyes cikkek
- technika
- Oxidáció-csökkentő reakciók