Redoksegenskapene til individuelle atomer så vel som ioner er et viktig tema i moderne kjemi. Dette materialet hjelper til med å forklare aktiviteten til grunnstoffer og stoffer, for å utføre en detaljert sammenligning av de kjemiske egenskapene til forskjellige atomer.
Hva er et oksidasjonsmiddel
Mange oppgaver i kjemi, inkludert prøvespørsmål til den enhetlige staten eksamen i klasse 11, og OGE i klasse 9, er knyttet til dette konseptet. Et oksidasjonsmiddel anses å være atomer eller ioner som i prosessen med kjemisk interaksjon aksepterer elektroner fra et annet ion eller atom. Hvis vi analyserer de oksiderende egenskapene til atomer, trenger vi det periodiske systemet til Mendeleev. I perioder som ligger i tabellen fra venstre til høyre, øker oksidasjonsevnen til atomer, det vil si at den endres på samme måte som ikke-metalliske egenskaper. I hovedundergruppene reduseres denne parameteren fra topp til bunn. Blant de sterkeste enkle stoffene med oksiderende evne, er fluor i ledelsen. Et begrep som "elektronegativitet", det vil si evnen til et atom til å ta i tilfelle en kjemisk interaksjonelektroner, kan betraktes som synonymt med oksiderende egenskaper. Blant komplekse stoffer som består av to eller flere kjemiske elementer, kan lyse oksidasjonsmidler vurderes: kaliumpermanganat, kaliumklorat, ozon.
Hva er et reduksjonsmiddel
De reduserende egenskapene til atomer er karakteristiske for enkle stoffer som viser metalliske egenskaper. I det periodiske systemet svekkes metalliske egenskaper fra venstre til høyre i perioder, og i hovedundergruppene (vertik alt) øker de. Essensen av utvinning er retur av elektroner, som er plassert på det eksterne energinivået. Jo større antall elektronskall (nivåer), jo lettere er det å gi bort "ekstra" elektroner under den kjemiske interaksjonen.
Aktive (alkaliske, jordalkaliske) metaller har utmerkede reduserende egenskaper. I tillegg, stoffer som viser lignende parametere, fremhever vi svoveloksid (6), karbonmonoksid. For å oppnå maksimal oksidasjonstilstand, tvinges disse forbindelsene til å utvise reduserende egenskaper.
oksidasjonsprosess
Hvis et atom eller et ion under en kjemisk interaksjon gir elektroner til et annet atom (ion), snakker vi om oksidasjonsprosessen. For å analysere hvordan reduserende egenskaper og oksiderende kraft endres, trenger du en periodisk tabell over grunnstoffer, samt kunnskap om moderne fysikklover.
Restoration process
Reduksjonsprosesser involverer aksept av ioner av beggeatomer av elektroner fra andre atomer (ioner) under direkte kjemisk interaksjon. Utmerkede reduksjonsmidler er nitritter, sulfitter av alkalimetaller. De reduserende egenskapene i elementsystemet endres på samme måte som de metalliske egenskapene til enkle stoffer.
OVR-parsingalgoritme
For at eleven skal plassere koeffisientene i den ferdige kjemiske reaksjonen, er det nødvendig å bruke en spesiell algoritme. Redoksegenskaper bidrar også til å løse ulike beregningsproblemer innen analytisk, organisk og generell kjemi. Vi foreslår rekkefølgen for å analysere enhver reaksjon:
- For det første er det viktig å bestemme oksidasjonstilstanden til hvert tilgjengelig element ved å bruke reglene.
- Deretter er de atomene eller ionene som har endret sin oksidasjonstilstand fast bestemt på å delta i reaksjonen.
- Minus- og plusstegnet indikerer antall frie elektroner gitt og mottatt under en kjemisk reaksjon.
- Deretter, mellom antallet av alle elektroner, bestemmes minste felles multiplum, det vil si et heltall som deles uten en rest av de mottatte og gitte elektronene.
- Deretter deles det inn i elektronene som er involvert i den kjemiske reaksjonen.
- Deretter bestemmer vi hvilke ioner eller atomer som har reduserende egenskaper, og bestemmer også oksidasjonsmidler.
- På sluttstadiet setter du koeffisientene i ligningen.
Ved bruk av den elektroniske balansemetoden, la oss plassere koeffisientene i dette reaksjonsskjemaet:
NaMnO4 + hydrogensulfid + svovelsyre=S + Mn SO4 +…+…
Algorithme for løsning av problemet
La oss finne ut hvilke stoffer som skal dannes etter interaksjonen. Siden det allerede er et oksidasjonsmiddel i reaksjonen (det vil være mangan) og et reduksjonsmiddel er definert (det vil være svovel), dannes det stoffer der oksidasjonstilstandene ikke lenger endres. Siden hovedreaksjonen foregikk mellom s altet og en sterk oksygenholdig syre, vil ett av de endelige stoffene være vann, og det andre vil være natriums alt, nærmere bestemt natriumsulfat.
La oss nå lage et opplegg for å gi og motta elektroner:
- Mn+7 tar 5 e=Mn+2.
Andre del av opplegget:
- S-2 gives2e=S0
Vi legger koeffisientene i den innledende reaksjonen, og glem ikke å summere opp alle svovelatomene i delene av ligningen.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Analyse av OVR som involverer hydrogenperoksid
Ved bruk av OVR-parsingalgoritmen kan vi komponere en ligning for den pågående reaksjonen:
hydrogenperoksid + svovelsyre + kaliumpermagnat=Mn SO4 + oksygen + …+…
Oksydasjonstilstandene endret oksygenionet (i hydrogenperoksid) og mangankationen i kaliumpermanganat. Det vil si at vi har et reduksjonsmiddel, samt et oksidasjonsmiddel
La oss finne ut hva slags stoffer som fortsatt kan oppnås etter interaksjonen. En av dem vil være vann, som ganske åpenbart er en reaksjon mellom en syre og et s alt. Kalium dannet ikke en nystoffer, vil det andre produktet være et kaliums alt, nemlig sulfat, siden reaksjonen var med svovelsyre
Opplegg:
2O – donerer 2 elektroner og blir til O 2 0 5
Mn+7 aksepterer 5 elektroner og blir Mn-ion+2 2
Angi koeffisientene.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Eksempel på OVR-analyse som involverer kaliumkromat
Ved å bruke den elektroniske balansemetoden vil vi lage en ligning med koeffisienter:
FeCl2 + s altsyre + kaliumkromat=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Oksidasjonstilstander endret jern (i jern(III)klorid II) og kromion i kaliumdikromat.
La oss nå prøve å finne ut hvilke andre stoffer som dannes. Man kan være s alt. Siden kalium ikke dannet noen forbindelse, vil derfor det andre produktet være et kaliums alt, nærmere bestemt klorid, fordi reaksjonen fant sted med s altsyre.
La oss lage et diagram:
Fe+2 gives e= Fe+3 6 redusering,
2Cr+6 aksepterer 6 e=2Cr +31 oksidasjonsmiddel.
Sett koeffisientene i den første reaksjonen:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
EksempelOVR-analyse som involverer kaliumjodid
Væpnet med reglene, la oss lage en ligning:
kaliumpermanganat + svovelsyre + kaliumjodid…mangansulfat + jod +…+…
Oksidasjonstilstander endret mangan og jod. Det vil si at et reduksjonsmiddel og et oksidasjonsmiddel er tilstede.
La oss nå finne ut hva vi ender opp med. Forbindelsen vil være med kalium, det vil si at vi får kaliumsulfat.
Gjenopprettingsprosesser skjer i jodioner.
La oss lage et elektronoverføringsskjema:
- Mn+7 aksepterer 5 e=Mn+2 2 er en oksidant,
- 2I- give away 2 e=I2 0 5 er et reduksjonsmiddel.
Plasser koeffisientene i den første reaksjonen, ikke glem å summere alle svovelatomene i denne ligningen.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Eksempel på analyse av OVR som involverer natriumsulfitt
Ved den klassiske metoden vil vi komponere en ligning for kretsen:
- svovelsyre + KMnO4 + natriumsulfitt… natriumsulfat + mangansulfat +…+…
Etter interaksjon får vi natriums alt, vann.
La oss lage et diagram:
- Mn+7 tar 5 e=Mn+2 2,
- S+4 gir 2 e=S+6 5.
Arranger koeffisientene i reaksjonen som vurderes, ikke glem å legge til svovelatomene når du arrangerer koeffisientene.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Eksempel på analyse av OVR som involverer nitrogen
La oss gjøre følgende oppgave. Ved å bruke algoritmen vil vi komponere den komplette reaksjonsligningen:
- mangannitrat + salpetersyre + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
La oss analysere hvilket stoff som fortsatt dannes. Siden reaksjonen fant sted mellom et sterkt oksidasjonsmiddel og s alt, betyr det at stoffet blir vann.
Vis endringen i antall elektroner:
- Mn+2 giver bort 5 e=Mn+7 2 viser egenskapene til et reduksjonsmiddel,
- Pb+4 tar 2 e=Pb+2 5 oksidasjonsmiddel.
3. Vi ordner koeffisientene i den første reaksjonen, sørg for å legge sammen alt nitrogenet som er tilgjengelig på venstre side av den opprinnelige ligningen:
- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Denne reaksjonen viser ikke de reduserende egenskapene til nitrogen.
Andre redoksreaksjon med nitrogen:
Zn + svovelsyre + HNO3=ZnSO4 + NO+…
- Zn0 give away 2 e=Zn+23 vil være en gjenoppretter,
N+5aksepterer 3 e=N+2 2 er et oksidasjonsmiddel.
Arranger koeffisientene i en gitt reaksjon:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
Betydningen av redoksreaksjoner
De mest kjente reduksjonsreaksjonene er fotosyntese, som er karakteristisk for planter. Hvordan endres restaurerende egenskaper? Prosessen skjer i biosfæren, fører til en økning i energi ved hjelp av en ekstern kilde. Det er denne energien menneskeheten bruker til sine behov. Blant eksemplene på oksidative og reduksjonsreaksjoner assosiert med kjemiske elementer, er transformasjoner av nitrogen, karbon og oksygenforbindelser av spesiell betydning. Takket være fotosyntesen har jordens atmosfære en slik sammensetning som er nødvendig for utviklingen av levende organismer. Takket være fotosyntesen øker ikke mengden karbondioksid i luftskallet, jordoverflaten overopphetes ikke. Planten utvikler seg ikke bare ved hjelp av en redoksreaksjon, men danner også stoffer som oksygen og glukose som er nødvendige for mennesker. Uten denne kjemiske reaksjonen er en hel syklus av stoffer i naturen umulig, så vel som eksistensen av organisk liv.
Praktisk bruk av RIA
For å bevare overflaten til metallet, må du vite at aktive metaller har gjenopprettende egenskaper, slik at du kan dekke overflaten med et lag av et mer aktivt element, samtidig som du bremser prosessen med kjemisk korrosjon. På grunn av tilstedeværelsen av redoksegenskaper blir drikkevann renset og desinfisert. Ingen problemer kan løses uten å plassere koeffisientene riktig i ligningen. For å unngå feil er det viktig å ha forståelse for all redoksparametere.
Beskyttelse mot kjemisk korrosjon
Korrosjon er et spesielt problem for menneskers liv og aktivitet. Som et resultat av denne kjemiske transformasjonen skjer ødeleggelsen av metallet, delene av bilen, maskinverktøy mister sine operasjonelle egenskaper. For å rette opp et slikt problem brukes slitebanebeskyttelse, metall er belagt med et lag med lakk eller maling, og anti-korrosjonslegeringer brukes. For eksempel er en jernoverflate dekket med et lag aktivt metall - aluminium.
Konklusjon
Ulike restitusjonsreaksjoner forekommer i menneskekroppen, sikrer normal funksjon av fordøyelsessystemet. Slike grunnleggende livsprosesser som gjæring, forfall, respirasjon er også forbundet med gjenopprettende egenskaper. Alle levende vesener på planeten vår har lignende evner. Uten reaksjoner med retur og aksept av elektroner er gruvedrift, industriell produksjon av ammoniakk, alkalier og syrer umulig. I analytisk kjemi er alle metoder for volumetrisk analyse basert nøyaktig på redoksprosesser. Kampen mot et så ubehagelig fenomen som kjemisk korrosjon er også basert på kunnskap om disse prosessene.
