Vetitë redoks të atomeve individuale si dhe joneve janë një çështje e rëndësishme në kiminë moderne. Ky material ndihmon për të shpjeguar aktivitetin e elementeve dhe substancave, për të kryer një krahasim të detajuar të vetive kimike të atomeve të ndryshme.
Çfarë është një agjent oksidues
Shumë detyra në kimi, duke përfshirë pyetjet e testit për provimin e unifikuar të shtetit në klasën 11 dhe OGE në klasën 9, lidhen me këtë koncept. Një agjent oksidues konsiderohen atome ose jone që, në procesin e ndërveprimit kimik, pranojnë elektrone nga një jon ose atom tjetër. Nëse analizojmë vetitë oksiduese të atomeve, na nevojitet sistemi periodik i Mendelejevit. Në periudhat e vendosura në tabelë nga e majta në të djathtë, aftësia oksiduese e atomeve rritet, domethënë ndryshon në mënyrë të ngjashme me vetitë jometalike. Në nëngrupet kryesore, ky parametër zvogëlohet nga lart poshtë. Ndër substancat më të forta të thjeshta me aftësi oksiduese, fluori është në krye. Një term i tillë si "elektronegativiteti", domethënë aftësia e një atomi për të marrë në rastin e një ndërveprimi kimikelektronet, mund të konsiderohen sinonim i vetive oksiduese. Ndër substancat komplekse që përbëhen nga dy ose më shumë elementë kimikë, mund të konsiderohen agjentë oksidues të shndritshëm: permanganati i kaliumit, klorati i kaliumit, ozoni.
Çfarë është një agjent reduktues
Vetitë reduktuese të atomeve janë karakteristike për substancat e thjeshta që shfaqin veti metalike. Në tabelën periodike, vetitë metalike dobësohen nga e majta në të djathtë në periudha dhe në nëngrupet kryesore (vertikalisht) ato rriten. Thelbi i rikuperimit është kthimi i elektroneve, të cilat ndodhen në nivelin e jashtëm të energjisë. Sa më i madh të jetë numri i predhave të elektroneve (nivelet), aq më e lehtë është të lëshohen elektrone "ekstra" gjatë ndërveprimit kimik.
Metalet aktive (alkaline, alkaline-tokë) kanë veti të shkëlqyera reduktuese. Përveç kësaj, substancat që shfaqin parametra të ngjashëm, ne theksojmë oksidin e squfurit (6), monoksidin e karbonit. Për të fituar gjendjen maksimale të oksidimit, këto komponime detyrohen të shfaqin veti reduktuese.
Procesi i oksidimit
Nëse gjatë një bashkëveprimi kimik një atom ose një jon i jep elektrone një atomi tjetër (jon), ne po flasim për procesin e oksidimit. Për të analizuar se si ndryshojnë vetitë reduktuese dhe fuqia oksiduese, do t'ju duhet një tabelë periodike e elementeve, si dhe njohuri për ligjet moderne të fizikës.
Procesi i restaurimit
Proceset e reduktimit përfshijnë pranimin nga jonet e secilit prej tyreatomet e elektroneve nga atomet e tjera (jonet) gjatë bashkëveprimit të drejtpërdrejtë kimik. Agjentë të shkëlqyer reduktues janë nitritet, sulfitet e metaleve alkaline. Vetitë reduktuese në sistemin e elementeve ndryshojnë në mënyrë të ngjashme me vetitë metalike të substancave të thjeshta.
Algoritmi i analizimit OVR
Që nxënësi të vendosë koeficientët në reaksionin kimik të përfunduar, është e nevojshme të përdoret një algoritëm i veçantë. Vetitë redoks ndihmojnë gjithashtu në zgjidhjen e problemeve të ndryshme llogaritëse në kiminë analitike, organike dhe të përgjithshme. Ne sugjerojmë rendin e analizimit të çdo reagimi:
- Së pari, është e rëndësishme të përcaktohet gjendja e oksidimit të çdo elementi të disponueshëm duke përdorur rregullat.
- Më pas, ato atome ose jone që kanë ndryshuar gjendjen e tyre të oksidimit përcaktohen të marrin pjesë në reaksion.
- Shenjat minus dhe plus tregojnë numrin e elektroneve të lira të dhëna dhe të marra gjatë një reaksioni kimik.
- Më pas, midis numrit të të gjithë elektroneve, përcaktohet shumëfishi minimal i përbashkët, domethënë një numër i plotë që ndahet pa mbetje me elektronet e marra dhe të dhëna.
- Më pas ndahet në elektronet e përfshira në reaksionin kimik.
- Më pas, ne përcaktojmë se cilët jone ose atome kanë veti reduktuese dhe gjithashtu përcaktojmë agjentët oksidues.
- Në fazën përfundimtare vendosni koeficientët në ekuacion.
Duke përdorur metodën e bilancit elektronik, le t'i vendosim koeficientët në këtë skemë reagimi:
NaMnO4 + sulfid hidrogjeni + acid sulfurik=S + Mn SO4 +…+…
Algoritmi për zgjidhjen e problemit
Le të zbulojmë se cilat substanca duhet të formohen pas ndërveprimit. Meqenëse në reaksion ekziston tashmë një agjent oksidues (do të jetë mangani) dhe është përcaktuar një agjent reduktues (do të jetë squfur), formohen substanca në të cilat gjendjet e oksidimit nuk ndryshojnë më. Meqenëse reaksioni kryesor vazhdoi midis kripës dhe një acidi të fortë që përmban oksigjen, një nga substancat përfundimtare do të jetë uji dhe e dyta do të jetë kripa e natriumit, më saktë, sulfati i natriumit.
Tani le të bëjmë një skemë për dhënien dhe marrjen e elektroneve:
- Mn+7 merr 5 e=Mn+2.
Pjesa e dytë e skemës:
- S-2 gives2e=S0
I vendosim koeficientët në reaksionin fillestar, duke mos harruar të përmbledhim të gjithë atomet e squfurit në pjesët e ekuacionit.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Analiza e OVR që përfshin peroksid hidrogjeni
Duke përdorur algoritmin e analizës OVR, mund të hartojmë një ekuacion për reagimin në vazhdim:
peroksid hidrogjeni + acid sulfurik + permagnanat kaliumi=Mn SO4 + oksigjen + …+…
Gjendjet e oksidimit ndryshuan jonin e oksigjenit (në peroksid hidrogjeni) dhe kationin e manganit në permanganatin e kaliumit. Kjo do të thotë, ne kemi një agjent reduktues, si dhe një agjent oksidues.
Le të përcaktojmë se çfarë lloj substancash mund të merren ende pas ndërveprimit. Njëri prej tyre do të jetë uji, i cili është padyshim një reagim midis një acidi dhe një kripe. Kaliumi nuk formoi një të resubstancave, produkti i dytë do të jetë një kripë kaliumi, domethënë sulfati, pasi reagimi ishte me acid sulfurik.
Skema:
2O - dhuron 2 elektrone dhe shndërrohet në O 2 0 5
Mn+7 pranon 5 elektrone dhe bëhet jon Mn+2 2
Vendosni koeficientët.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Shembull i analizës OVR që përfshin kromatin e kaliumit
Duke përdorur metodën e bilancit elektronik, do të bëjmë një ekuacion me koeficientët:
FeCl2 + acid klorhidrik + kromat kaliumi=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Gjendjet e oksidimit ndryshuan hekurin (në klorurin ferrik II) dhe jonin e kromit në dikromatin e kaliumit.
Tani le të përpiqemi të zbulojmë se cilat substanca të tjera janë formuar. Një mund të jetë kripë. Meqenëse kaliumi nuk ka formuar asnjë përbërje, produkti i dytë do të jetë një kripë kaliumi, më saktë, klorur, sepse reaksioni u zhvillua me acid klorhidrik.
Le të bëjmë një diagram:
Fe+2 jep e= Fe+3 6 reduktues,
2Cr+6 pranon 6 e=2Cr +31 oksidues.
Vendosni koeficientët në reagimin fillestar:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
ShembullAnaliza OVR që përfshin jodur kaliumi
Armatosur me rregullat, le të bëjmë një ekuacion:
permanganat kalium + acid sulfurik + jodur kaliumi…sulfat mangani + jod +…+…
Gjendjet e oksidimit ndryshuan manganin dhe jodin. Kjo do të thotë, janë të pranishëm një agjent reduktues dhe një agjent oksidues.
Tani le të zbulojmë se me çfarë përfundojmë. Përbërja do të jetë me kalium, domethënë do të marrim sulfat kaliumi.
Proceset e rikuperimit ndodhin në jonet e jodit.
Le të hartojmë një skemë të transferimit të elektroneve:
- Mn+7 pranon 5 e=Mn+2 2 është një oksidant,
- 2I- dhuroj 2 e=I2 0 5 është një agjent reduktues.
Vendosni koeficientët në reaksionin fillestar, mos harroni të përmblidhni të gjithë atomet e squfurit në këtë ekuacion.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Shembull i analizës së OVR që përfshin sulfit natriumi
Duke përdorur metodën klasike, ne do të hartojmë një ekuacion për qarkun:
- acid sulfurik + KMnO4 + sulfit natriumi… sulfat natriumi + sulfat mangani +…+…
Pas ndërveprimit marrim kripë natriumi, ujë.
Le të bëjmë një diagram:
- Mn+7 merr 5 e=Mn+2 2,
- S+4 jep 2 e=S+6 5.
Rregulloni koeficientët në reaksionin në shqyrtim, mos harroni të shtoni atomet e squfurit gjatë renditjes së koeficientëve.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Shembull i analizës së OVR që përfshin nitrogjen
Le të bëjmë detyrën e mëposhtme. Duke përdorur algoritmin, do të përpilojmë ekuacionin e plotë të reagimit:
- nitrat mangani + acid nitrik + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Le të analizojmë se çfarë substance është ende e formuar. Meqenëse reaksioni u zhvillua midis një agjenti të fortë oksidues dhe kripës, kjo do të thotë se substanca do të jetë ujë.
Trego ndryshimin në numrin e elektroneve:
- Mn+2 dhuron 5 e=Mn+7 2 shfaq vetitë e një agjenti reduktues,
- Pb+4 merr 2 e=Pb+2 5 oksidues.
3. Ne rregullojmë koeficientët në reagimin fillestar, sigurohuni që të shtoni të gjithë azotin e disponueshëm në anën e majtë të ekuacionit origjinal:
- 2 muaj (JO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Ky reaksion nuk shfaq vetitë reduktuese të azotit.
Reaksioni i dytë redoks me azot:
Zn + acid sulfurik + HNO3=ZnSO4 + JO+…
- Zn0 dhuroj 2 e=Zn+23 do të jetë një restaurator,
N+5pranon 3 e=N+2 2 është një oksidues.
Rregulloni koeficientët në një reagim të caktuar:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2JO + 4H2O.
Rëndësia e reaksioneve redoks
Reaksionet më të famshme të reduktimit janë fotosinteza, e cila është karakteristikë e bimëve. Si ndryshojnë vetitë restauruese? Procesi ndodh në biosferë, çon në një rritje të energjisë me ndihmën e një burimi të jashtëm. Është kjo energji që njerëzimi përdor për nevojat e tij. Ndër shembujt e reaksioneve oksiduese dhe reduktuese të lidhura me elementët kimikë, transformimet e përbërjeve të azotit, karbonit dhe oksigjenit janë të një rëndësie të veçantë. Falë fotosintezës, atmosfera e tokës ka një përbërje të tillë që është e nevojshme për zhvillimin e organizmave të gjallë. Falë fotosintezës, sasia e dioksidit të karbonit në guaskën e ajrit nuk rritet, sipërfaqja e Tokës nuk mbinxehet. Bima jo vetëm që zhvillohet me ndihmën e një reaksioni redoks, por gjithashtu formon substanca të tilla si oksigjeni dhe glukoza që janë të nevojshme për njerëzit. Pa këtë reaksion kimik, një cikël i plotë i substancave në natyrë është i pamundur, si dhe ekzistenca e jetës organike.
Zbatimi praktik i RIA
Për të ruajtur sipërfaqen e metalit, duhet të dini se metalet aktive kanë veti restauruese, kështu që mund të mbuloni sipërfaqen me një shtresë të një elementi më aktiv, duke ngadalësuar procesin e korrozionit kimik. Për shkak të pranisë së vetive redoks, uji i pijshëm pastrohet dhe dezinfektohet. Asnjë problem nuk mund të zgjidhet pa vendosur saktë koeficientët në ekuacion. Për të shmangur gabimet, është e rëndësishme të keni një kuptim të të gjithë redoksitparametrat.
Mbrojtje kundër korrozionit kimik
Korrozioni është një problem i veçantë për jetën dhe veprimtarinë e njeriut. Si rezultat i këtij transformimi kimik, ndodh shkatërrimi i metalit, pjesët e makinës, veglat e makinës humbasin karakteristikat e tyre funksionale. Për të korrigjuar një problem të tillë, përdoret mbrojtja e shkelës, metali është i veshur me një shtresë llak ose bojë dhe përdoren lidhje kundër korrozionit. Për shembull, një sipërfaqe hekuri është e mbuluar me një shtresë metali aktiv - alumini.
Përfundim
Reaksione të ndryshme rikuperimi ndodhin në trupin e njeriut, sigurojnë funksionimin normal të sistemit tretës. Procese të tilla themelore të jetës si fermentimi, kalbja, frymëmarrja shoqërohen gjithashtu me veti restauruese. Të gjitha qeniet e gjalla në planetin tonë kanë aftësi të ngjashme. Pa reaksione me kthimin dhe pranimin e elektroneve, minierat, prodhimi industrial i amoniakut, alkaleve dhe acideve është i pamundur. Në kiminë analitike, të gjitha metodat e analizës vëllimore bazohen pikërisht në proceset redoks. Në njohjen e këtyre proceseve bazohet edhe lufta kundër një dukurie të tillë të pakëndshme si korrozioni kimik.
