Właściwości redukujące mają Właściwości redoks

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 17:54

Właściwości redoks pojedynczych atomów oraz jonów są ważnym zagadnieniem we współczesnej chemii. Materiał ten pomaga wyjaśnić działanie pierwiastków i substancji, przeprowadzić szczegółowe porównanie właściwości chemicznych różnych atomów.

Co to jest środek utleniający

Wiele zadań z chemii, w tym pytania testowe do ujednoliconego egzaminu państwowego w klasie 11 i OGE w klasie 9, jest związanych z tą koncepcją. Za środek utleniający uważa się atomy lub jony, które w procesie oddziaływania chemicznego przyjmują elektrony od innego jonu lub atomu. Jeśli analizujemy utleniające właściwości atomów, potrzebujemy układu okresowego Mendelejewa. W okresach znajdujących się w tabeli od lewej do prawej zdolność utleniania atomów wzrasta, czyli zmienia się podobnie jak właściwości niemetaliczne. W głównych podgrupach ten parametr spada od góry do dołu. Wśród najsilniejszych, prostych substancji o zdolnościach utleniających prym wiedzie fluor. Termin taki jak „elektroujemność”, czyli zdolność atomu do przyjęcia w przypadku interakcji chemicznejelektrony, można uznać za synonim właściwości utleniających. Wśród złożonych substancji, które składają się z dwóch lub więcej pierwiastków chemicznych, można rozważyć jasne utleniacze: nadmanganian potasu, chloran potasu, ozon.

Co to jest środek redukujący

Właściwości redukujące atomów są charakterystyczne dla prostych substancji, które wykazują właściwości metaliczne. W układzie okresowym właściwości metaliczne słabną od lewej do prawej w okresach, aw głównych podgrupach (w pionie) wzrastają. Istotą odzyskiwania jest powrót elektronów, które znajdują się na zewnętrznym poziomie energii. Im większa liczba powłok elektronowych (poziomów), tym łatwiej jest oddać „dodatkowe” elektrony podczas oddziaływania chemicznego.

Aktywne metale (alkaliczne, ziem alkalicznych) mają doskonałe właściwości redukujące. Dodatkowo substancje wykazujące podobne parametry wyróżniamy tlenek siarki (6), tlenek węgla. W celu uzyskania maksymalnego stopnia utlenienia związki te zmuszone są wykazywać właściwości redukujące.

Proces utleniania

Jeśli podczas oddziaływania chemicznego atom lub jon przekazuje elektrony innemu atomowi (jonowi), mówimy o procesie utleniania. Aby przeanalizować, jak zmieniają się właściwości redukujące i moc utleniania, będziesz potrzebować układu okresowego pierwiastków, a także znajomości współczesnych praw fizyki.

Proces przywracania

Procesy redukcji obejmują akceptację przez jony obuatomy elektronów z innych atomów (jonów) podczas bezpośredniego oddziaływania chemicznego. Doskonałymi środkami redukującymi są azotyny, siarczyny metali alkalicznych. Właściwości redukujące w układzie pierwiastków zmieniają się podobnie jak właściwości metaliczne prostych substancji.

Algorytm analizowania OVR

Aby uczeń mógł umieścić współczynniki w zakończonej reakcji chemicznej, konieczne jest zastosowanie specjalnego algorytmu. Właściwości redoks pomagają również w rozwiązywaniu różnych problemów obliczeniowych w chemii analitycznej, organicznej i ogólnej. Sugerujemy kolejność analizowania dowolnej reakcji:

1. Po pierwsze, ważne jest, aby określić stopień utlenienia każdego dostępnego pierwiastka za pomocą reguł.
2. Następnie, te atomy lub jony, które zmieniły swój stopień utlenienia są określane jako uczestniczące w reakcji.
3. Znaki minus i plus wskazują liczbę wolnych elektronów oddanych i odebranych podczas reakcji chemicznej.
4. Następnie, pomiędzy liczbą wszystkich elektronów, wyznaczana jest minimalna wspólna wielokrotność, to znaczy liczba całkowita, która jest dzielona bez reszty przez otrzymane i dane elektrony.
5. Następnie dzieli się na elektrony biorące udział w reakcji chemicznej.
6. Następnie określamy, które jony lub atomy mają właściwości redukujące, a także określamy czynniki utleniające.
7. Na ostatnim etapie umieść współczynniki w równaniu.

Używając metody wagi elektronicznej, umieśćmy współczynniki w następującym schemacie reakcji:

NaMnO₄ + siarkowodór + kwas siarkowy=S + Mn SO_{4 +…+…}

Algorytm rozwiązywania problemu

Dowiedzmy się, jakie substancje powinny powstać po interakcji. Ponieważ w reakcji jest już środek utleniający (będzie to mangan) i zdefiniowano środek redukujący (będzie to siarka), powstają substancje, w których stany utlenienia już się nie zmieniają. Ponieważ główna reakcja przebiegała między solą a silnym kwasem zawierającym tlen, jedną z końcowych substancji będzie woda, a drugą będzie sól sodowa, a dokładniej siarczan sodu.

Teraz zróbmy schemat oddawania i odbierania elektronów:

- Mn⁺⁷ zajmuje 5 e=Mn^+2.

Druga część schematu:

- S^-2 gives2e=S⁰

Wstawiamy współczynniki do reakcji początkowej, nie zapominając o zsumowaniu wszystkich atomów siarki w częściach równania.

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

Analiza OVR z udziałem nadtlenku wodoru

Korzystając z algorytmu parsowania OVR, możemy skomponować równanie dla trwającej reakcji:

nadtlenek wodoru + kwas siarkowy + nadmagnanian potasu=Mn SO_{4 + tlen + …+…}

Stan utlenienia zmienił jon tlenu (w nadtlenku wodoru) i kation manganu w nadmanganianu potasu. Oznacza to, że mamy środek redukujący, a także środek utleniający.

Określmy, jakie substancje można jeszcze uzyskać po interakcji. Jednym z nich będzie woda, która jest oczywiście reakcją między kwasem a solą. Potas nie utworzył nowegosubstancji, drugim produktem będzie sól potasowa, a mianowicie siarczan, ponieważ reakcja zachodziła z kwasem siarkowym.

Schemat:

2O ^{– przekazuje} 2 elektrony i zamienia się w O ₂ ⁰ 5

Mn⁺⁷ przyjmuje 5 elektronów i staje się jonem Mn^{+2 2}

Ustaw współczynniki.

5H₂O₂ + 3H₂SO₄ + 2KMnO₄=5O₂ + 2Mn SO₄ + 8H ₂O + K₂SO₄

Przykład analizy OVR z użyciem chromianu potasu

Za pomocą metody wagi elektronicznej stworzymy równanie ze współczynnikami:

FeCl₂ + kwas solny + chromian potasu=FeCl₃+ CrCl_{3 + …+…}

Stany utlenienia zmieniły żelazo (w chlorku żelazowym II) i jon chromu w dwuchromianie potasu.

Teraz spróbujmy dowiedzieć się, jakie inne substancje się tworzą. Można być solą. Ponieważ potas nie utworzył żadnego związku, zatem drugim produktem będzie sól potasowa, a dokładniej chlorek, ponieważ reakcja zachodziła z kwasem solnym.

Zróbmy diagram:

Fe⁺² daje e= Fe^{+3 6 reduktor,}

2Cr⁺⁶ przyjmuje 6 e=2Cr ^{+31 utleniacz.}

Umieść współczynniki w reakcji początkowej:

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

PrzykładAnaliza OVR z udziałem jodku potasu

Uzbrojeni w zasady, stwórzmy równanie:

nadmanganian potasu + kwas siarkowy + jodek potasu…siarczan manganu + jod +…+…

Stany utleniania zmieniły mangan i jod. Oznacza to, że obecne są środki redukujące i utleniające.

Teraz dowiedzmy się, z czym mamy do czynienia. Związek będzie z potasem, czyli dostaniemy siarczan potasu.

Procesy regeneracji zachodzą w jonach jodu.

Sporządźmy schemat przeniesienia elektronu:

- Mn⁺⁷ akceptuje 5 e=Mn^{+2 2 jest utleniaczem,}

- 2I^- oddaj 2 e=I₂ ^{0 5 to środek redukujący.}

Umieść współczynniki w reakcji początkowej, nie zapomnij zsumować wszystkich atomów siarki w tym równaniu.

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

Przykład analizy OVR z udziałem siarczynu sodu

Korzystając z metody klasycznej, skomponujemy równanie dla obwodu:

- kwas siarkowy + KMnO_{4 + siarczyn sodu… siarczan sodu + siarczan manganu +…+…}

Po interakcji otrzymujemy sól sodową, wodę.

Zróbmy diagram:

- Mn⁺⁷ zajmuje 5 e=Mn^{+2 2,}

- S⁺⁴ daje 2 e=S^{+6 5.}

Ułóż współczynniki w rozważanej reakcji, nie zapomnij dodać atomów siarki podczas układania współczynników.

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

Przykład analizy OVR z udziałem azotu

Zróbmy następujące zadanie. Korzystając z algorytmu skomponujemy pełne równanie reakcji:

- azotan manganu + kwas azotowy + PbO₂=HMnO₄+Pb(NO₃₎ 2₊

Przeanalizujmy, jaka substancja jeszcze się uformowała. Skoro reakcja zachodziła pomiędzy silnym utleniaczem a solą, oznacza to, że substancją będzie woda.

Pokaż zmianę liczby elektronów:

- Mn⁺² oddaje 5 e=Mn^{+7 2 wykazuje właściwości środka redukującego,}

- Pb⁺⁴ zajmuje 2 e=Pb^{+2 5 utleniacz.}

3. Ustawiamy współczynniki w reakcji początkowej, pamiętaj, aby zsumować cały dostępny azot po lewej stronie oryginalnego równania:

- 2Mn(NIE₃)₂ + 6HNO₃ + 5PbO 2 _=2HMnO4 _{+ 5Pb(NIE}3₎2 _{+ 2H} 2_O.

Ta reakcja nie wykazuje właściwości redukujących azotu.

Druga reakcja redoks z azotem:

Zn + kwas siarkowy + HNO₃=ZnSO_{4 + NO+…}

- Zn⁰ oddaj 2 e=Zn^{+23 będzie przywracać,}

N⁺⁵przyjmuje 3 e=N^{+2 2 jest utleniaczem.}

Ułóż współczynniki w danej reakcji:

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

Znaczenie reakcji redoks

Najbardziej znane reakcje redukcji to fotosynteza, która jest charakterystyczna dla roślin. Jak zmieniają się właściwości regeneracyjne? Proces zachodzi w biosferze, prowadzi do wzrostu energii za pomocą zewnętrznego źródła. To właśnie tę energię ludzkość wykorzystuje do swoich potrzeb. Wśród przykładów reakcji utleniania i redukcji związanych z pierwiastkami chemicznymi szczególne znaczenie mają przemiany związków azotu, węgla i tlenu. Dzięki fotosyntezie atmosfera ziemska ma taki skład, który jest niezbędny do rozwoju organizmów żywych. Dzięki fotosyntezie ilość dwutlenku węgla w powłoce powietrznej nie wzrasta, powierzchnia Ziemi nie przegrzewa się. Roślina rozwija się nie tylko za pomocą reakcji redoks, ale także tworzy niezbędne dla człowieka substancje, takie jak tlen i glukoza. Bez tej reakcji chemicznej niemożliwy jest pełny cykl substancji w przyrodzie, a także istnienie życia organicznego.

Praktyczne zastosowanie RIA

Aby zachować powierzchnię metalu, musisz wiedzieć, że aktywne metale mają właściwości regenerujące, więc możesz pokryć powierzchnię warstwą bardziej aktywnego pierwiastka, jednocześnie spowalniając proces korozji chemicznej. Dzięki obecności właściwości redoks woda pitna jest oczyszczana i dezynfekowana. Żaden problem nie może zostać rozwiązany bez prawidłowego umieszczenia współczynników w równaniu. Aby uniknąć błędów, ważne jest zrozumienie wszystkich reakcji redoksparametry.

Ochrona przed korozją chemiczną

Korozja to szczególny problem dla życia i działalności człowieka. W wyniku tej przemiany chemicznej następuje zniszczenie metalu, części samochodu, obrabiarki tracą swoje właściwości eksploatacyjne. W celu naprawienia takiego problemu stosuje się ochronę bieżnika, metal pokrywa się warstwą lakieru lub farby oraz stosuje się stopy antykorozyjne. Na przykład powierzchnia żelaza pokryta jest warstwą aktywnego metalu - aluminium.

Wniosek

W organizmie człowieka zachodzą różne reakcje regeneracyjne, które zapewniają normalne funkcjonowanie układu pokarmowego. Takie podstawowe procesy życiowe jak fermentacja, rozkład, oddychanie są również związane z właściwościami naprawczymi. Wszystkie żywe istoty na naszej planecie mają podobne zdolności. Bez reakcji z powrotem i akceptacją elektronów wydobycie, przemysłowa produkcja amoniaku, zasad i kwasów jest niemożliwa. W chemii analitycznej wszystkie metody analizy wolumetrycznej opierają się właśnie na procesach redoks. Walka z tak nieprzyjemnym zjawiskiem jak korozja chemiczna również opiera się na znajomości tych procesów.