Proprietățile redox ale atomilor individuali, precum și ale ionilor sunt o problemă importantă în chimia modernă. Acest material ajută la explicarea activității elementelor și substanțelor, pentru a efectua o comparație detaliată a proprietăților chimice ale diferiților atomi.
Ce este un agent oxidant
Multe sarcini din chimie, inclusiv întrebările test pentru examenul de stat unificat din clasa a 11-a și OGE din clasa a 9-a, sunt asociate cu acest concept. Un agent oxidant este considerat a fi atomi sau ioni care, în procesul de interacțiune chimică, acceptă electroni de la un alt ion sau atom. Dacă analizăm proprietățile oxidante ale atomilor, avem nevoie de sistemul periodic al lui Mendeleev. În perioadele situate în tabel de la stânga la dreapta, capacitatea de oxidare a atomilor crește, adică se modifică în mod similar cu proprietățile nemetalice. În principalele subgrupe, acest parametru scade de sus în jos. Printre cele mai puternice substanțe simple cu capacitate de oxidare, fluorul este în frunte. Un termen precum „electronegativitatea”, adică capacitatea unui atom de a lua în cazul unei interacțiuni chimiceelectroni, pot fi considerate sinonime cu proprietăți oxidante. Printre substanțele complexe care constau din două sau mai multe elemente chimice pot fi considerați agenți oxidanți strălucitori: permanganat de potasiu, clorat de potasiu, ozon.
Ce este un agent reducător
Proprietățile reducătoare ale atomilor sunt caracteristice substanțelor simple care prezintă proprietăți metalice. În tabelul periodic, proprietățile metalice slăbesc de la stânga la dreapta în perioade, iar în principalele subgrupe (vertical) cresc. Esența recuperării este întoarcerea electronilor, care se află la nivelul energiei externe. Cu cât numărul de învelișuri de electroni (niveluri) este mai mare, cu atât este mai ușor să eliberezi electroni „în plus” în timpul interacțiunii chimice.
Metalele active (alcaline, alcalino-pământoase) au proprietăți reducătoare excelente. În plus, substanțele care prezintă parametri similari, evidențiază oxidul de sulf (6), monoxidul de carbon. Pentru a dobândi starea maximă de oxidare, acești compuși sunt forțați să prezinte proprietăți reducătoare.
Proces de oxidare
Dacă în timpul unei interacțiuni chimice un atom sau un ion dă electroni altui atom (ion), vorbim despre procesul de oxidare. Pentru a analiza cum se modifică proprietățile reducătoare și puterea oxidantă, veți avea nevoie de un tabel periodic al elementelor, precum și de cunoștințe ale legilor moderne ale fizicii.
Proces de restaurare
Procesele de reducere implică acceptarea de către ioni a fiecăreiaatomi de electroni din alți atomi (ioni) în timpul interacțiunii chimice directe. Agenții reducători excelenți sunt nitriții, sulfiții metalelor alcaline. Proprietățile reducătoare din sistemul de elemente se modifică în mod similar cu proprietățile metalice ale substanțelor simple.
Algoritm de analiză OVR
Pentru ca elevul să plaseze coeficienții în reacția chimică finită, este necesar să se folosească un algoritm special. Proprietățile redox ajută, de asemenea, la rezolvarea diferitelor probleme de calcul din chimia analitică, organică și generală. Vă sugerăm ordinea de analiză a oricărei reacții:
- În primul rând, este important să determinați starea de oxidare a fiecărui element disponibil folosind regulile.
- În continuare, atomi sau ioni care și-au schimbat starea de oxidare sunt determinați să participe la reacție.
- Semnele minus și plus indică numărul de electroni liberi dați și primiți în timpul unei reacții chimice.
- În continuare, între numărul tuturor electronilor, se determină multiplu comun minim, adică un întreg care este împărțit fără rest la electronii primiți și dați.
- Apoi este împărțit în electronii implicați în reacția chimică.
- În continuare, determinăm ce ioni sau atomi au proprietăți reducătoare și, de asemenea, determinăm agenții de oxidare.
- La etapa finală puneți coeficienții în ecuație.
Folosind metoda echilibrului electronic, să plasăm coeficienții în această schemă de reacție:
NaMnO4 + hidrogen sulfurat + acid sulfuric=S + Mn SO4 +…+…
Algoritm pentru rezolvarea problemei
Să aflăm ce substanțe ar trebui să se formeze după interacțiune. Întrucât în reacție există deja un agent oxidant (va fi mangan) și este definit un agent reducător (va fi sulf), se formează substanțe în care stările de oxidare nu se mai schimbă. Deoarece reacția principală a avut loc între sare și un acid puternic care conține oxigen, una dintre substanțele finale va fi apa, iar a doua va fi sarea de sodiu, mai precis, sulfatul de sodiu.
Acum să facem o schemă pentru a da și a primi electroni:
- Mn+7 ia 5 e=Mn+2.
A doua parte a schemei:
- S-2 gives2e=S0
Punem coeficienții în reacția inițială, fără a uita să însumăm toți atomii de sulf din părțile ecuației.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Analiza OVR care implică peroxid de hidrogen
Folosind algoritmul de analiză OVR, putem compune o ecuație pentru reacția în curs:
peroxid de hidrogen + acid sulfuric + permagnanat de potasiu=Mn SO4 + oxigen + …+…
Starile de oxidare au schimbat ionul de oxigen (în peroxid de hidrogen) și cationul de mangan din permanganatul de potasiu. Adică avem un agent reducător, precum și un agent oxidant.
Să stabilim ce fel de substanțe mai pot fi obținute după interacțiune. Una dintre ele va fi apa, care este destul de evidentă o reacție între un acid și o sare. Potasiul nu a format un nousubstanțe, al doilea produs va fi o sare de potasiu și anume sulfatul, deoarece reacția a fost cu acid sulfuric.
Schema:
2O – donează 2 electroni și se transformă în O 2 0 5
Mn+7 acceptă 5 electroni și devine ion Mn+2 2
Setați coeficienții.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Exemplu de analiză OVR care implică cromat de potasiu
Folosind metoda echilibrului electronic, vom face o ecuație cu coeficienți:
FeCl2 + acid clorhidric + cromat de potasiu=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Starile de oxidare au schimbat fierul (în clorură ferică II) și ionul de crom în dicromat de potasiu.
Acum să încercăm să aflăm ce alte substanțe se formează. Unul poate fi sare. Deoarece potasiul nu a format niciun compus, prin urmare, al doilea produs va fi o sare de potasiu, mai exact, clorura, deoarece reacția a avut loc cu acidul clorhidric.
Să facem o diagramă:
Fe+2 dă e= Fe+3 6 reductor,
2Cr+6 acceptă 6 e=2Cr +31 oxidant.
Pune coeficienții în reacția inițială:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
ExempluAnaliza OVR care implică iodură de potasiu
Înarmați cu reguli, să facem o ecuație:
permanganat de potasiu + acid sulfuric + iodură de potasiu…sulfat de mangan + iod +…+…
Stările de oxidare au schimbat manganul și iodul. Adică, sunt prezenți un agent reducător și un agent oxidant.
Acum hai să aflăm cu ce ajungem. Compusul va fi cu potasiu, adică vom obține sulfat de potasiu.
Procesele de recuperare au loc în ionii de iod.
Să elaborăm o schemă de transfer de electroni:
- Mn+7 acceptă 5 e=Mn+2 2 este un oxidant,
- 2I- dau 2 e=I2 0 5 este un agent reducător.
Plasați coeficienții în reacția inițială, nu uitați să însumați toți atomii de sulf din această ecuație.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Exemplu de analiză a OVR care implică sulfit de sodiu
Folosind metoda clasică, vom compune o ecuație pentru circuit:
- acid sulfuric + KMnO4 + sulfit de sodiu… sulfat de sodiu + sulfat de mangan +…+…
După interacțiune obținem sare de sodiu, apă.
Să facem o diagramă:
- Mn+7 ia 5 e=Mn+2 2,
- S+4 dă 2 e=S+6 5.
Aranjați coeficienții în reacția luată în considerare, nu uitați să adăugați atomii de sulf atunci când aranjați coeficienții.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Exemplu de analiză a OVR care implică azot
Să facem următoarea sarcină. Folosind algoritmul, vom compune ecuația completă a reacției:
- azotat de mangan + acid azotic + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Să analizăm ce substanță se mai formează. Deoarece reacția a avut loc între un agent oxidant puternic și sare, înseamnă că substanța va fi apă.
Afișați modificarea numărului de electroni:
- Mn+2 oferă 5 e=Mn+7 2 prezintă proprietățile unui agent reducător,
- Pb+4 ia 2 e=Pb+2 5 oxidant.
3. Aranjam coeficienții în reacția inițială, asigurați-vă că adunăm tot azotul disponibil în partea stângă a ecuației inițiale:
- 2Mn(NU3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NU3)2 + 2H 2O.
Această reacție nu prezintă proprietăți reducătoare ale azotului.
A doua reacție redox cu azot:
Zn + acid sulfuric + HNO3=ZnSO4 + NO+…
- Zn0 dau 2 e=Zn+23 va fi un restaurator,
N+5acceptă 3 e=N+2 2 este un oxidant.
Aranjați coeficienții într-o reacție dată:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
Importanța reacțiilor redox
Cele mai cunoscute reacții de reducere sunt fotosinteza, care este caracteristică plantelor. Cum se schimbă proprietățile de restaurare? Procesul are loc în biosferă, duce la o creștere a energiei cu ajutorul unei surse externe. Este această energie pe care umanitatea o folosește pentru nevoile sale. Printre exemplele de reacții oxidative și de reducere asociate elementelor chimice, transformările compușilor de azot, carbon și oxigen au o importanță deosebită. Datorită fotosintezei, atmosfera pământului are o astfel de compoziție care este necesară pentru dezvoltarea organismelor vii. Datorită fotosintezei, cantitatea de dioxid de carbon din învelișul aerului nu crește, suprafața Pământului nu se supraîncălzi. Planta nu numai că se dezvoltă cu ajutorul unei reacții redox, dar formează și substanțe precum oxigenul și glucoza care sunt necesare omului. Fără această reacție chimică, un ciclu complet de substanțe în natură este imposibil, precum și existența vieții organice.
Aplicarea practică a RIA
Pentru a păstra suprafața metalului, trebuie să știți că metalele active au proprietăți de restaurare, astfel încât să puteți acoperi suprafața cu un strat dintr-un element mai activ, încetinind în același timp procesul de coroziune chimică. Datorită prezenței proprietăților redox, apa potabilă este purificată și dezinfectată. Nicio problemă nu poate fi rezolvată fără plasarea corectă a coeficienților în ecuație. Pentru a evita greșelile, este important să înțelegeți toate redox-ulparametri.
Protecție împotriva coroziunii chimice
Coroziunea este o problemă specială pentru viața și activitatea umană. Ca urmare a acestei transformări chimice, are loc distrugerea metalului, piesele mașinii, mașinile-unelte își pierd caracteristicile de funcționare. Pentru a corecta o astfel de problemă, se folosește protecția benzii de rulare, metalul este acoperit cu un strat de lac sau vopsea și se folosesc aliaje anticorozive. De exemplu, o suprafață de fier este acoperită cu un strat de metal activ - aluminiu.
Concluzie
În organismul uman apar diverse reacții de recuperare, asigură funcționarea normală a sistemului digestiv. Astfel de procese de viață de bază precum fermentația, degradarea, respirația sunt, de asemenea, asociate cu proprietăți de restaurare. Toate ființele vii de pe planeta noastră au abilități similare. Fără reacții cu întoarcerea și acceptarea electronilor, mineritul, producția industrială de amoniac, alcaline și acizi este imposibilă. În chimia analitică, toate metodele de analiză volumetrică se bazează tocmai pe procese redox. Lupta împotriva unui astfel de fenomen neplăcut precum coroziunea chimică se bazează și pe cunoașterea acestor procese.
