Redoks svojstva pojedinačnih atoma kao i jona su važno pitanje u modernoj hemiji. Ovaj materijal pomaže da se objasni aktivnost elemenata i supstanci, da se izvrši detaljno poređenje hemijskih svojstava različitih atoma.
Šta je oksidant
Mnogi zadaci iz hemije, uključujući testna pitanja za jedinstveni državni ispit u 11. razredu i OGE u 9. razredu, povezani su sa ovim konceptom. Oksidirajućim agensom smatraju se atomi ili joni koji u procesu hemijske interakcije prihvataju elektrone drugog jona ili atoma. Ako analiziramo oksidaciona svojstva atoma, potreban nam je periodični sistem Mendeljejeva. U periodima koji se nalaze u tabeli s lijeva na desno, oksidacijska sposobnost atoma se povećava, odnosno mijenja se slično kao i nemetalna svojstva. U glavnim podgrupama, ovaj parametar se smanjuje od vrha do dna. Među najjačim jednostavnim supstancama sa oksidirajućom sposobnošću, prednjači fluor. Termin kao što je "elektronegativnost", odnosno sposobnost atoma da preuzme u slučaju hemijske interakcijeelektrona, može se smatrati sinonimom za oksidirajuća svojstva. Među složenim supstancama koje se sastoje od dva ili više hemijskih elemenata, mogu se smatrati blistavi oksidanti: kalijum permanganat, kalijum hlorat, ozon.
Šta je redukciono sredstvo
Redukcijska svojstva atoma su karakteristična za jednostavne supstance koje pokazuju metalna svojstva. U periodnom sistemu, metalna svojstva slabe s lijeva na desno u periodima, au glavnim podgrupama (vertikalno) rastu. Suština oporavka je povratak elektrona koji se nalaze na vanjskom energetskom nivou. Što je veći broj elektronskih ljuski (nivoa), lakše je odavati "dodatne" elektrone tokom hemijske interakcije.
Aktivni (alkalni, zemnoalkalni) metali imaju odlična redukcijska svojstva. Osim toga, tvari koje pokazuju slične parametre izdvajamo sumporov oksid (6), ugljični monoksid. Da bi postigli maksimalno oksidaciono stanje, ova jedinjenja su prisiljena da pokažu redukciona svojstva.
Proces oksidacije
Ako tokom hemijske interakcije atom ili jon daju elektrone drugom atomu (jonu), govorimo o procesu oksidacije. Da biste analizirali kako se mijenjaju svojstva redukcije i oksidirajuća snaga, trebat će vam periodični sistem elemenata, kao i poznavanje modernih zakona fizike.
Proces restauracije
Proces redukcije uključuje prihvatanje od strane jona bilo kojegatoma elektrona iz drugih atoma (jona) tokom direktne hemijske interakcije. Odlični redukcioni agensi su nitriti, sulfiti alkalnih metala. Redukciona svojstva u sistemu elemenata mijenjaju se slično metalnim svojstvima jednostavnih supstanci.
OVR algoritam parsiranja
Da bi učenik postavio koeficijente u završenu hemijsku reakciju, potrebno je koristiti poseban algoritam. Redox svojstva također pomažu u rješavanju različitih računskih problema u analitičkoj, organskoj i općoj hemiji. Predlažemo redoslijed raščlanjivanja bilo koje reakcije:
- Prvo, važno je odrediti oksidacijsko stanje svakog dostupnog elementa koristeći pravila.
- Dalje, oni atomi ili ioni koji su promijenili svoje oksidacijsko stanje su određeni da učestvuju u reakciji.
- Znaci minus i plus označavaju broj slobodnih elektrona datih i primljenih tokom hemijske reakcije.
- Dalje, između broja svih elektrona, određuje se minimalni zajednički višekratnik, odnosno cijeli broj koji se bez ostatka dijeli sa primljenim i datim elektronima.
- Tada se dijeli na elektrone uključene u hemijsku reakciju.
- Dalje, utvrđujemo koji joni ili atomi imaju redukciona svojstva, a također određujemo oksidirajuće agense.
- U završnoj fazi stavite koeficijente u jednačinu.
Koristeći metodu elektronskog balansa, postavimo koeficijente u ovu šemu reakcije:
NaMnO4 + sumporovodik + sumporna kiselina=S + Mn SO4 +…+…
Algoritam za rješavanje problema
Hajde da saznamo koje supstance treba da nastanu nakon interakcije. Pošto u reakciji već postoji oksidant (to će biti mangan), a redukciono sredstvo je definisano (to će biti sumpor), nastaju supstance u kojima se oksidaciona stanja više ne menjaju. Pošto se glavna reakcija odvijala između soli i jake kiseline koja sadrži kiseonik, jedna od konačnih supstanci će biti voda, a druga će biti natrijumova so, tačnije, natrijum sulfat.
Sada napravimo šemu za davanje i primanje elektrona:
- Mn+7 treba 5 e=Mn+2.
Drugi dio šeme:
- S-2 gives2e=S0
Koeficijente stavljamo u početnu reakciju, ne zaboravljajući da zbrojimo sve atome sumpora u dijelovima jednačine.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Analiza OVR-a koja uključuje vodikov peroksid
Koristeći OVR algoritam raščlanjivanja, možemo sastaviti jednačinu za tekuću reakciju:
vodikov peroksid + sumporna kiselina + kalijum permagnanat=Mn SO4 + kiseonik + …+…
Oksidacijsko stanje promijenilo je jon kiseonika (u vodikovom peroksidu) i kation mangana u kalijum permanganatu. Odnosno, imamo redukciono sredstvo, kao i oksidaciono sredstvo.
Odredimo koje se supstance još mogu dobiti nakon interakcije. Jedna od njih će biti voda, što je očigledno reakcija između kiseline i soli. Kalijum nije formirao novisupstance, drugi proizvod će biti kalijeva so, odnosno sulfat, pošto je reakcija bila sa sumpornom kiselinom.
Šema:
2O – donira 2 elektrona i pretvara se u O 2 0 5
Mn+7 prihvata 5 elektrona i postaje Mn ion+2 2
Podesite koeficijente.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Primjer OVR analize koja uključuje kalijum hromat
Koristeći metodu elektronskog bilansa, napravićemo jednačinu sa koeficijentima:
FeCl2 + hlorovodonična kiselina + kalijev hromat=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Oksidacija promenjena gvožđa (u feri hloridu II) i jona hroma u kalijum dihromatu.
Sada pokušajmo saznati koje su druge tvari nastale. Jedan može biti so. Pošto kalijum nije formirao nikakvo jedinjenje, drugi proizvod će biti kalijumova so, tačnije hlorid, jer se reakcija odvijala sa hlorovodoničnom kiselinom.
Napravimo dijagram:
Fe+2 daje e= Fe+3 6 reduktor,
2Cr+6 prihvata 6 e=2Cr +31 oksidant.
Stavite koeficijente u početnu reakciju:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
PrimjerOVR analiza koja uključuje kalijum jodid
Naoružani pravilima, napravimo jednačinu:
kalijev permanganat + sumporna kiselina + kalijum jodid…mangan sulfat + jod +…+…
Oksidacija promijenjena mangana i joda. To jest, prisutni su redukcioni i oksidacioni agens.
Sada da saznamo šta ćemo na kraju. Jedinjenje će biti sa kalijumom, odnosno dobićemo kalijum sulfat.
Procesi oporavka se dešavaju u jodnim jonima.
Napravimo shemu prijenosa elektrona:
- Mn+7 prihvata 5 e=Mn+2 2 je oksidans,
- 2I- give away 2 e=I2 0 5 je redukcijski agens.
Postavite koeficijente u početnu reakciju, ne zaboravite da zbrojite sve atome sumpora u ovoj jednačini.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Primjer analize OVR-a koji uključuje natrijum sulfit
Koristeći klasičnu metodu, sastavit ćemo jednačinu za kolo:
- sumporna kiselina + KMnO4 + natrijum sulfit… natrijum sulfat + mangan sulfat +…+…
Nakon interakcije dobijamo natrijumovu so, vodu.
Napravimo dijagram:
- Mn+7 treba 5 e=Mn+2 2,
- S+4 daje 2 e=S+6 5.
Rasporedite koeficijente u reakciji koja se razmatra, ne zaboravite dodati atome sumpora kada sređujete koeficijente.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Primjer analize OVR-a koji uključuje dušik
Uradimo sljedeći zadatak. Koristeći algoritam, sastavit ćemo kompletnu jednačinu reakcije:
- mangan nitrat + dušična kiselina + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Hajde da analiziramo koja se supstanca još formira. Pošto se reakcija odvija između jakog oksidacionog sredstva i soli, to znači da će supstanca biti voda.
Prikaži promjenu broja elektrona:
- Mn+2 daje 5 e=Mn+7 2 pokazuje svojstva redukcijskog agensa,
- Pb+4 potrebno je 2 e=Pb+2 5 oksidant.
3. Sređujemo koeficijente u početnoj reakciji, budite sigurni da ste zbrojili sav dušik koji je dostupan na lijevoj strani originalne jednadžbe:
- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Ova reakcija ne pokazuje redukciona svojstva dušika.
Druga redoks reakcija sa dušikom:
Zn + sumporna kiselina + HNO3=ZnSO4 + NE+…
- Zn0 pokloniti 2 e=Zn+23 će biti restaurator,
N+5prihvata 3 e=N+2 2 je oksidant.
Rasporedite koeficijente u datoj reakciji:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
Važnost redoks reakcija
Najpoznatije reakcije redukcije su fotosinteza, koja je karakteristična za biljke. Kako se obnavljajuća svojstva mijenjaju? Proces se odvija u biosferi, dovodi do povećanja energije uz pomoć vanjskog izvora. To je ta energija koju čovječanstvo koristi za svoje potrebe. Među primjerima oksidativnih i redukcijskih reakcija povezanih s kemijskim elementima, transformacije jedinjenja dušika, ugljika i kisika su od posebne važnosti. Zahvaljujući fotosintezi, Zemljina atmosfera ima takav sastav koji je neophodan za razvoj živih organizama. Zahvaljujući fotosintezi, količina ugljičnog dioksida u zračnoj ljusci se ne povećava, površina Zemlje se ne pregrije. Biljka se ne razvija samo uz pomoć redoks reakcije, već stvara i tvari poput kisika i glukoze koje su ljudima neophodne. Bez ove hemijske reakcije nemoguć je puni ciklus supstanci u prirodi, kao i postojanje organskog života.
Praktična primjena RIA
Da biste očuvali površinu metala, morate znati da aktivni metali imaju obnavljajuća svojstva, tako da možete prekriti površinu slojem aktivnijeg elementa, a pritom usporavati proces hemijske korozije. Zbog prisustva redoks svojstava, voda za piće se prečišćava i dezinfikuje. Nijedan problem se ne može riješiti bez pravilnog postavljanja koeficijenata u jednačinu. Kako bi se izbjegle greške, važno je razumjeti sve redoksparametri.
Zaštita od hemijske korozije
Korozija je poseban problem za ljudski život i aktivnost. Kao rezultat ove hemijske transformacije dolazi do razaranja metala, dijelovi automobila, alatni strojevi gube svoje operativne karakteristike. Kako bi se riješio takav problem, koristi se zaštita gazećeg sloja, metal se premazuje slojem laka ili boje, a koriste se antikorozivne legure. Na primjer, gvozdena površina je prekrivena slojem aktivnog metala - aluminijuma.
Zaključak
U ljudskom tijelu se javljaju razne reakcije oporavka, osiguravaju normalno funkcionisanje probavnog sistema. Osnovni životni procesi kao što su fermentacija, propadanje, disanje takođe su povezani sa restorativnim svojstvima. Sva živa bića na našoj planeti imaju slične sposobnosti. Bez reakcija sa povratkom i prihvatanjem elektrona nemoguće je rudarenje, industrijska proizvodnja amonijaka, lužina i kiselina. U analitičkoj hemiji, sve metode volumetrijske analize zasnovane su upravo na redoks procesima. Borba protiv tako neprijatne pojave kao što je hemijska korozija takođe se zasniva na poznavanju ovih procesa.
