Reakciók anélkül, hogy az atomok oxidációs fokát megváltoztatnák. Reakciók anélkül, hogy az oxidáció mértékét megváltoztatnák. III. Kémiai reakciók típusai az irányba

A kémiai reakciót az eljárásnak nevezzük, amelynek eredményeképpen a kiindulási anyagok reakciótermékekké alakulnak át. A reakció vége után kapott anyagokat termékeknek nevezzük. A kezdetektől eltérhetnek a szerkezetben, összetételben vagy mind másokon is.

A kompozíció változása szerint a következő típusok kémiai reakciók:

• összetételváltással (ilyen nagy);
• a készítmény változása nélkül (az allotróp módosítás izomerizálása és átalakítása a másikba).

Ha az anyag összetétele nem változik a reakció eredményeként, akkor a szerkezetét megváltoztatni kell, például: chrafitscalmaz

Fontolja meg részletesebben a kémiai reakciók osztályozását a kompozíció változásával.

I. Az anyagok száma és összetétele tekintetében

Kapcsolatreakciók

Ennek eredményeként ilyen kémiai folyamatok Az egyik anyag képződik egy dolog: A + + ... \u003d a

Connects lehet:

• egyszerű anyagok: 2NA + S \u003d NA2S;
• egyszerű komplexummal: 2SO2 + O2 \u003d 2SO3;
• két komplexum: CAO + H2O \u003d CA (OH) 2.
• több mint két anyag: 4Fe + 3O2 + 6H2O \u003d 4FE (OH) 3

Reakcióbomlás

Az ilyen reakciók egyik anyaga több másra bomlik: A \u003d B + C + ...

A termékek ebben az esetben:

• egyszerű anyagok: 2NACL \u003d 2NA + CL2
• egyszerű és összetett: 2kno3 \u003d 2kno2 + o2
• két komplexum: Caco3 \u003d CaO + CO2
• több mint két termék: 2Agno3 \u003d 2Ag + O2 + 2NO2

A helyettesítés reakciói

Az ilyen reakciók, amelyekben az egyszerű és komplex anyag egymással reagál, és az egyszerű anyag atomjai helyettesítik az egyik elem atomjait a komplexben, és a helyettesítés reakcióinak nevezik. Vázlatosan az atomok cseréjének folyamata a következőképpen ábrázolható: A + Sun \u003d B + SAVERS.

Például CUSO4 + FE \u003d FESO4 + CU

Tőzsdei reakciók

Ez a csoport olyan reakciókat tartalmaz, amelyek során kettő kifinomult anyagok Változás az alkatrészeikkel: AV + CD \u003d AD + CB. Burtoll szabály szerint az ilyen reakciók visszafordíthatatlan áramlása lehetséges, ha legalább az egyik termék:

• sTREPA (oldhatatlan anyag): 2naOH + CUSO4 \u003d CU (OH) 2 + Na2SO4;
• malodissue Anyag: NaOH + HCI \u003d NaCl + H2O;
• gáz: NaOH + NH4CIL \u003d NaCl + NH3 + H2O (első forma ammónia-hidrát NH3 H2O, amely, amikor beérkezik, azonnal bomlik az ammóniára és a vízre).

II. A termikus hatás

1. Hőtermelő - A hőengedményekkel szivárgó folyamatok:
   C + O2 \u003d CO2 + Q
2. Endotermikus - olyan reakciók, amelyekben a hő felszívódik:
   Cu (oh) 2 \u003d cuo + h2o - q

III. Kémiai reakciók típusai az irányba

1. Megfordítható Úgynevezett reakciók, amelyek ugyanabba a pontba áramlanak, mind az ellenkező irányban, mind az ellenkező irányban: n2 + o2 ↔ 2no
2. Visszafordíthatatlan A folyamatok véget érnek, vagyis addig, amíg a reaktív anyagok legalább egyike teljesen teljesen. A visszafordíthatatlan csere reakciók példáit tekintették fel.

IV. Katalizátor jelenlétével

V. Az anyagok aggregatív állapota szerint

1. Ha minden reagens ugyanabban van összesített államok, a reakciót hívják homogén . A folyamatok minden kötetben fordulnak elő. Például: NaOH + HCI \u003d NaCl + H2O
2. Heterogén Az olyan anyagok közötti reakciókat hívják, amelyek különböző aggregált állapotokban vannak, amelyek a fázisszakasz felületén áramlanak. Például: Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2

VI. Kémiai reakciók típusai a reagáló anyagok oxidációjának megváltoztatásához

1. Oxidatív és helyreállítás (ORP) - reakciók, amelyekben a reagensek oxidációjának mértéke megváltozik.
2. Reakciók szivárognak az oxidációs fokok megváltoztatása nélkül reagensek (BISO).

Mindig a redox égési és helyettesítési folyamatok. A tőzsdei reakciók az anyagok oxidációs fokának megváltoztatása nélkül folytatódnak. Minden más folyamat lehet mind az ASP, mind a BISO.

Az egyik fő koncepció nem szerves kémia az oxidációs fok fogalma (CO).

Az oxidáció mértéke az elem a vegyület egy formai töltése egy elem atom számítva a feltételezés, hogy vegyérték elektronok megy atomok nagyobb relatív electronegitability (OEO) és minden kapcsolat a vegyületet molekulában ionos.

Az elem e pontjának oxidációjának mértéke az elem szimbóluma fölött a "+" vagy "-" jelzéssel a számjegy előtt.

Az ionok oxidációjának mértéke, amely valójában az oldatban vagy kristályokban létezik, egybeesik a töltési számukkal, és hasonlóan a "+" vagy "" "jelhez, például Ca 2+ -hez hasonlóan.

Az elem szimbóluma után az elem szimbóluma után a római számok oxidációjának felemelésének módja: Mn (vii), Fe (III).

A molekulában lévő atomok oxidációjának jelének jelét az elektrongatívok összehasonlítása alapján oldják meg, amelyek molekulát képeznek. Ebben az esetben egy kevésbé elektronegitivitású atom pozitív mértékű oxidációval rendelkezik, és a nagyobb elektronegitabilitás negatív.

Meg kell jegyezni, hogy lehetetlen azonosítani az oxidáció mértékét az elem valenciájával. Valence számként definiált vegyi kapcsolatokAmellyel ez az atom más atomokhoz kapcsolódik, nem lehet nulla, és nincs "+" vagy "" jele. Az oxidáció mértéke pozitív és negatív értékkel, valamint nulla és akár frakcionált értéket is igénybe vehet. Így a CO 2 molekulában a C oxidáció mértéke +4, és a CH molekulában a C oxidáció mértéke 4-es értéke 4. A szén valenciája és egy másik vegyületben egyenlő IV.

A fenti hátrányok ellenére az oxidáció fokának fogalma használata kényelmes az osztályozás során kémiai vegyületek és összeállítja a redox reakciók egyenleteit.

Oxidatív és helyreállítási reakciókkal, kettő összefüggő folyamat: Oxidáció és helyreállítás.

Oxidáció Az elektronveszteség folyamatát hívják. Felújítás Az elektronok összekapcsolásának folyamata.

Azokat az anyagokat, atomokat vagy ionokat, amelyeknek elektronokat adnak redukálószerek. Az olyan anyagok, atomok vagy ionok, amelyekhez elektronokat csatolnak (vagy késleltetett egy közös elektronpár) oxidifikátorok.

Ha az elem oxidálódik, az oxidáció mértéke növekszik, más szóval, a redukálószer növeli az oxidáció mértékét.

Éppen ellenkezőleg, amikor az elem visszaáll, az oxidáció mértéke csökken, vagyis a reakció során az oxidálószer csökkenti az oxidáció mértékét.

Így lehetséges, hogy az ilyen formuláció az redox reakciók: oxidatív-redukáló reakciók nevezzük reakciók folytonos, egy változást az oxidáció mértékét az atomok az elemek, amelyek részei a reagáló anyagok.

Oxidifikerek és redukálószerek

Megjósolni a termékek és irányokat redox reakciók, célszerű megjegyezni, hogy a tipikus oxidálószerek egyszerű anyagok, amelyeknek atomok egy nagy OEO\u003e 3,0 (VIIA elemek és VIIa csoportok). Ezek közül a legerősebb fluor-oxidánsok (OEO \u003d 4,0), oxigén (OEO \u003d 3,0), klór (OEO \u003d 3,5). Fontos oxidizátorok közé tartozik a PBO 2, KMNO 4, CA (SO 4) 2, 2 CR 2 O 7 , HCLO, HCLO 3, CCO 4, NABIO 3, H2 SO4 (zárolások), HNO 3 (zárolások), Na2O 2, (NH 4) 2 S 2O 8, KSIO 3, H202 és más anyagok amelyek az atomokat magas vagy magas CO-val tartalmaznak.

A tipikus redukálószerek közé tartoznak olyan egyszerű anyagok, amelyek atomjai kis oeo< 1,5 (металлы IA и IIAгрупп и некоторые другие металлы). К важным восстановителям относятся H 2 S, NH 3 , HI, KI, SnCl 2 , FeSO 4 , C, H 2 , CO, H 2 SO 3 , Cr 2 (SO 4) 3 , CuCl, Na 2 S 2 O 3 и другие вещества, которые содержат атомы с низкими СО.

A redox reakciók egyenleteinek előkészítésében két módszer alkalmazható: az elektronikus egyensúlyi módszer és az ion-elektronikus módszer (fél formázási módszer). A megoldások oxidatív és csökkentő folyamatainak helyesbb elképzelését egy ion-elektronikus módszer adja meg. Ezzel a módszerrel a változások előrejelzik, amelyek valójában az ionok és molekulák oldatában szerepelnek.

A reakciótermékek előrejelzése mellett a félig erőforrások ion-egyenletei szükségesek ahhoz, hogy megértsük az elektrolízisben előforduló redox folyamatok megértését és galvanizáló elemek. Ez a módszer tükrözi a környezet szerepét a folyamat résztvevőjeként. Végül, ha ezt a módszert használja, az összes képződött anyagot előre kell ismerni, mivel sok közülük a redox reakciók egyenletének előkészítésében kapható.

Emlékeztetni kell arra, hogy bár a fél-reakció tükrözi az oxidatív reakció reakcióval folytatott valós folyamatokat, nem azonosíthatók a redox reakciók valódi szakaszaival (mechanizmus).

Sok tényezőt befolyásol a redox reakciók jellege és iránya: a reagens anyagok természete, a közeg, a koncentráció, a hőmérséklet, a katalizátorok reakciója.

A Redox folyamatok biológiai jelentősége

Az állati szervezetek fontos folyamata az anyagok enzimatikus oxidációja - szubsztrátumok: szénhidrátok, zsírok, aminosavak. E folyamatok eredményeként a szervezetek fogadják nagyszámú Energia. A felnőtt embernek az energiájú felnőtt embernek körülbelül 90% -át fedezi a szénhidrátok és zsírok oxidációjában előállított szövetekben előállított energia miatt. Az energia többi része ~ 10% ad oxidatív hasítás Aminosavak.

A biológiai oxidáció komplex mechanizmusokkal folytatódik részvételével nagy szám Enzimek. A mitokondriumokban az oxidáció az ökológiai szubsztrátumokból történő elektronátvitel eredményeként következik be. A mitokondriumok különböző fehérjéket tartalmaznak elektronhordozóként a légzőszervi áramkörbe, amely számos olyan funkcionális csoportot tartalmaz, amelyek az elektronok átvitelére szolgálnak. Mivel a lánc egy közbenső termékből egy másik elektronokba halad, elveszíti a szabad energiát. A légútláncú oxigénben továbbított elektronok mindegyik párjában 3 ATP molekulát szintetizáltunk. Az oxigénenként 2 elektron átadása során felszabaduló szabad energia 220 kJ / mol.

Az 1 ATP molekulák standard körülmények között 30,5 kJ-t fogyasztanak. Nyilvánvaló, hogy a szabad energia meglehetősen jelentős része, amely megkülönbözteti az egy pár elektron átadásával, fenntartva aTF molekulák. Ezekből az adatokból, a szerepe a többlépcsős továbbításának elektronok a kezdeti redukálószer oxigén válik világossá. Egy nagy energia (220 kJ), amely egy pár elektron-oxigénnel történő átvitelét átadja, az oxidáció egyes szakaszaihoz illeszkedő adagokra oszlik. Három ilyen szakaszban az energia mennyisége megközelítőleg megfelel az 1 ATP molekulák szintéziséhez szükséges energiához.

A reaktív anyagokba tartozó atomok oxidációjának változásainak jele, a kémiai reakciók két típusra oszthatók.

1) Az atomok oxidációs fokának megváltoztatása nélkül áramlik.

Például:

2 + 4-2 t +2 -2 +4 -2
CACO 3 \u003d CAO + CO 2

Ebben a reakcióban az atomok oxidációjának mértéke változatlan maradt.

2) az atomi oxidáció mértékének változása során bekövetkezett reakciók.

Például:

0 +2 -1 0 +2 -1
Zn + CuCl 2 \u003d Cu + ZnCl 2

Ebben a reakcióban a cink és a réz atomok oxidációjának mértéke megváltozott.

A redox reakciók a leggyakoribb kémiai reakciók.

A gyakorlatban a redox reakció az elektronok rögzítése vagy visszatérése. Egyes atomok (ionok, molekulák) adnak másokat, vagy elektronokat vesznek tőlük.

Oxidáció.

A recoil elektron atom, az ion vagy molekula folyamatát hívják oxidáció.

Az elektronok visszaküldése során az atom oxidációjának mértéke emelkedik.

Az anyag, amelynek atomjait, ionjait vagy molekulái elektronokat adnak, hívják restaurener.

Példánkban a 0 oxidáció fokú atomok az atomokba oxidációval rendelkező atomokba kerülnek. Vagyis az oxidáció folyamata történt. Ugyanakkor a cink atom, amely két elektronot adott, redukálószer (az oxidáció mértéke 0 és +2 között emelkedett).

Az oxidációs folyamatot egy elektronegyenegyenlet rögzíti, amely jelzi az atomok oxidációjának mértékét és a redukálószer által megadott elektronok számát.

Például:

0 +2 0
Zn - 2E - \u003d Zn (oxidáció, Zn-redukálószer).

Felújítás.

Az elektronok összekapcsolási folyamatát hívják felújítás.

Amikor az elektron csatlakozik, az atom oxidációjának mértéke csökken.

Az anyag, amelynek atomjait, ionjait vagy molekulái csatlakoznak az elektronokhoz oxidálószer.

Példánkban a réz atomok átmenete az oxidáció mértékével +2 az atomokba, amelyek oxidációval rendelkeznek 0-os oxidációval a helyreállítás folyamata. Ebben az esetben az oxidációval rendelkező réz atom +2, két elektron, csökkenti az oxidáció mértékét +2-től 0-ig, és oxidálószer.

Az oxidációs folyamatot egy elektronegyenegyenlet is rögzíti:

2 0 0
Cu + 2e - \u003d Cu (Restore, Cu - Oxidizer).

A helyreállítási folyamat és az oxidációs folyamat elválaszthatatlan és egyidejűleg folytatódik.

0 +2 0 +2
Zn + CuCl 2 \u003d Cu + ZnCl 2
Restorator oxidálószer
az oxonziók visszaálltak

Kétféle kémiai reakció létezik:

A. Olyan reakciók, amelyekben az elemek oxidációjának mértéke nem változik:

A csatlakozás reakciója

SO 2 + NA 2O \u003d NA 2 SO 3

Reakcióbomlás

Cu (oh) 2 \u003d  cuo + h 2 o

Tőzsdei reakciók

AGNO 3 + KCL \u003d AGCL + KNO 3

NaOH + HNO 3 \u003d Nano 3 + H 2 O

B. Reakciók, amelyekben a reakcióvegyületek részét képező elemek oxidációjának oxidációja változása megváltozik, és elektronokat továbbít az egyes csatlakozásokról másoknak:

2 mg 0 + o 2 0 \u003d 2 mg +2O -2

2KI -1 + CL 2 0 \u003d 2KCL -1 + I 2 0

MN +4 O 2 + 4HCI -1 \u003d MN +2CL 2 + CL 2 0 + 2H 2O

Az ilyen reakciókat Redoxnak nevezzük.

Az oxidáció mértéke a molekulában lévő atom feltételes felajánlása, feltételezve, hogy a molekula ionokból és egész választási formákból áll.

A vegyületben lévő leginkább elektrongatív elemek negatív oxidációval rendelkeznek, és a kevésbé elektronegitabilitású elemek atomjai pozitívak.

Az oxidáció mértéke formális koncepció; Bizonyos esetekben az oxidáció mértéke nem egyezik meg a valenciával.

például:

N 2H 4 (hidrazin)

a nitrogén-2 oxidáció mértéke; Nitrogén Valence - 3.

Az oxidáció mértékének kiszámítása

Az elem oxidációjának mértékének kiszámításához figyelembe kell venni a következő rendelkezéseket:

1. Az atomok oxidációja egyszerű anyagok egyenlő nulla (Na 0; H 2 0).

2. A molekulában lévő összes atom oxidációjának algebrai mennyisége mindig nulla, és komplex ionban ez az összeg megegyezik az ion-töltéssel.

3. Állandó oxidációjú oxidációjú vegyületekkel rendelkező vegyületek más elemekkel rendelkezik: alkálifémek (+1), alkáliföldfémek (+2), fluor

(-1), hidrogén (+1) (kivéve a Na + H -, Ca 2+ H 2 -, stb. 2 -1 O + 2 és peroxidok csoportot tartalmazó -O-O-, amelyben az oxidáció mértékét az oxigén -1).

4. Az elemek esetében az oxidáció pozitív mértéke nem haladhatja meg az időszakos rendszer számával egyenlő értéket.

Példák:

V 2 +5 o 5 -2; NA 2 +1 B 4 +3 O 7 -2; K +1 cl +7 o 4 -2; N -3H3 +1; K 2 +1 h +1 p +5 o 4 -2; Na 2 +1 CR 2 +6 O 7 -2

Oxidáció, helyreállítás

Oxidatív redukáló reakciókban az egyik atomból származó elektronok, molekulák vagy ionok másokba mennek. Az elektronok visszaküldésének folyamata - oxidáció. Az oxidáció mértékének oxidálásakor növekszik:

H 2 0 - 22 \u003d 2H + + 1 / 2O 2

S -2 - 2ē \u003d S 0

AL 0 - 3ē \u003d AL +3

FE +2 - ē \u003d FE +3

2br - - 2ē \u003d br 2 0

Az elektronok összekapcsolásának folyamata - helyreállítás: Az oxidáció mértékének visszanyerése esetén csökken.

MN +4 + 2ē \u003d MN +2

S 0 + 2ē \u003d S -2

CR +6 + 3C \u003d CR +3

CL 2 0 + 2C \u003d 2CL -

O 2 0 + 42 \u003d 2O -2

Az atomok, molekulák vagy ionok, amelyek ebben a reakcióban az elektronok csatlakoztatása oxidálószerek, és amelyek elektronok redukáló szerek.

Az oxidálószer visszaáll a reakció során, a redukálószer oxidálódik.

Az anyag redox tulajdonságai és az atomok oxidációjának mértéke

A maximális oxidációs fokú elemeket tartalmazó vegyületek csak ezeken az atomokon oxidálódhatnak, mert Már adták az összes valencia elektronjaikat, és képesek csak elektronokat készíteni. Az elem atom oxidációjának maximális mértéke megegyezik az időszakos táblázat csoportjának számával, amelyhez ez az elem tartozik. A minimális oxidációs fokú elemek atomjait tartalmazó vegyületek csak redukálószerként szolgálhatnak, mivel csak az elektronokat adhatnak, mert a külső energia szint Ezeket az atomokat nyolc elektron végeznek. A fématomok oxidációjának minimális foka 0, a nemfémek - (N-8) (ahol N-csoport száma időszakos rendszer). Tartalmazó vegyületek az atomok az elemek egy közbenső oxidációs fok lehet oxidáló és redukáló szerekkel, attól függően, hogy a partner, amelyek ezekkel kölcsönhatásban vannak a reakció körülményeitől.

Főbb redukálószerek és oxidálószerek

Visszaáll

Szénmonoxid (II) (CO).

Hidrogén-szulfid (h 2 s);

kén-oxid (IV) (SO 2);

h2 SO 3 kénsav és sója.

Halogén savak és sóik.

Fémkationok az alsó oxidációs fokon: SNCL 2, FECL 2, MNS04, CR 2 (SO4) 3.

Azobos sav Hno 2;

ammónia NH 3;

nH 2 NH2 hidrazin;

nitrogén-oxid (II) (NO).

Katód elektrolízissel.

Oxidifikátorok

Halogének.

Kálium-permanganát (KMNO 4);

mangan kálium (K 2 MNO 4);

mangán-oxid (IV) (MNO 2).

Kálium-dikromát (K 2 CR 2O 7);

kálium-kromát (K 2 CRO 4).

Salétromsav (HNO 3).

Kénsav (H 2 SO 4) Conc.

Réz-oxid (II) (cuo);

Ólom-oxid (IV) (PBO 2);

ezüst-oxid (AG 2O);

hidrogén-peroxid (H20 2).

Vasklorid (III) (FECL 3).

Bertolet só (KCLO 3).

Anód elektrolízissel.

Ez a funkció megkülönbözteti a redox reakciókat és a reakciókat, anélkül, hogy megváltoztatná a kémiai elemek oxidációjának mértékét.

Ezek közé tartoznak számos reakció, beleértve a szubsztitúció összes reakcióját, valamint a vegyület és a bomlás reakcióit, amelyben legalább egy egyszerű anyag érintett, például:

Amint emlékszel, a komplex oxidációs reakciók együtthatók az elektronikus mérleg módszerrel vannak elrendezve:

A szerves kémia esetében a redox reakciók elsődleges példája lehet az aldehidek tulajdonságai.

1. A megfelelő alkoholok helyreállítása:

2. Az aldehideket a megfelelő savakba oxidáljuk:

A redox reakciók összes fenti példájának lényegét az Ön számára jól ismert elektronikus mérleg módszerrel mutatták be. Az atomok oxidációjának összehasonlításán alapul, hogy összehasonlítjuk a reagensek és a reakciótermékek közötti oxidációs oxidáció és az oxidációs és helyreállítási folyamatok számának kiegyensúlyozását. Ezt a módszert arra használják, hogy összeállítsa a reakciók egyenleteit bármilyen fázisban. Ez univerzális és kényelmes. De ugyanakkor komoly hátránya van - amikor kifejezi a redox reakciók lényegét, a részecskék jelzik, hogy nem igazán léteznek.

Ebben az esetben kényelmesebb egy másik módszer használata - a fél formázási módszer. Az oxidációs és helyreállítási folyamatok ionelektronális egyenleteinek előkészítésén alapul, figyelembe véve a tényleges részecskéket és a későbbi összegzést Általános egyenlet. Ebben a módszerben az "oxidáció" fogalmát nem használja, és a termékeket meghatározzák, amikor a reakcióegyenlet származik.

Megmutatjuk ezt a módszert a példában: a cink oxidációs-redukáló reakciójának egyenletét koncentrált salétromsavval.

1. A folyamat ionos sémájának nyilvántartása, amely csak a redukálószert és az oxidációs szert, az oxidálószert és a helyreállítás termékét tartalmazza:

2. Az oxidációs folyamat ion-elektronikus egyenletét (ez az 1. fél-formáció):

3. A helyreállítási folyamat ion-elektronikus egyenletét összeállítjuk (ez a 2. félelem):

Kérjük, vegye figyelembe: az elektron-ionegyenleteket a tömeg és a töltés fenntartásának törvényével összhangban állítják össze.

4. Jegyezze fel a félig reagálási egyenleteket úgy, hogy a redukálószer és az oxidálószer közötti elektronok száma kiegyensúlyozott volt:

5. Összefoglaljuk a félig reagálási egyenletet. Általános készítés ionegyenlet Reakciók:

Ellenőrizzük a reakcióegyenlet fordításának helyességét az ion formában:

• Az egyenlőségnek az elemek számának és a díjak számának betartása
  1. Az elemek száma az atomoknak meg kell egyeznie a bal és a jobb alkatrészek ionos reakcióegyenlet.
  2. Az ionos egyenlet bal és jobb részében lévő részecskék teljes töltése megegyezik.

6. Jegyezze fel a molekuláris formában lévő egyenletet. Ehhez add hozzá az ionegyenlethez tartozó ionokat, a szükséges számú ellentétes töltési ionok számát.