Ռեակցիաներ՝ առանց ատոմների օքսիդացման վիճակների փոփոխության: Ռեակցիաներ առանց օքսիդացման վիճակի և փոփոխության: III. Քիմիական ռեակցիաների տեսակներն ըստ ուղղության

Քիմիական ռեակցիան գործընթաց է, որի միջոցով սկզբնական նյութերը վերածվում են ռեակցիայի արտադրանքի: Ռեակցիայի ավարտից հետո ստացված նյութերը կոչվում են արտադրանք։ Նրանք կարող են տարբերվել սկզբնականներից կառուցվածքով, կազմով կամ երկուսն էլ։

Կազմի փոփոխությունների հիման վրա առանձնանում են հետևյալ տեսակները. քիմիական ռեակցիաներ:

• կազմի փոփոխությամբ (դրանց մեծ մասը);
• առանց կազմը փոխելու (մի ալոտրոպ մոդիֆիկացիայի իզոմերիացում և փոխակերպում մյուսին)։

Եթե ​​ռեակցիայի արդյունքում նյութի բաղադրությունը չի փոխվում, ապա նրա կառուցվածքն անպայման փոխվում է, օրինակ՝ Կգրաֆիտ↔Սալմազ.

Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք քիմիական ռեակցիաների դասակարգումը, որոնք տեղի են ունենում կազմի փոփոխությամբ:

I. Ըստ նյութերի քանակի և բաղադրության

Բաղադրյալ ռեակցիաներ

Արդյունքում այդպիսին քիմիական գործընթացներմի քանի նյութերից առաջանում է մեկը՝ A + B + ... = C

Կարող է միացնել.

• պարզ նյութեր՝ 2Na + S = Na2S;
• պարզ բարդով` 2SO2 + O2 = 2SO3;
• երկու բարդ՝ CaO + H2O = Ca(OH)2:
• ավելի քան երկու նյութ՝ 4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

Քայքայման ռեակցիաներ

Նման ռեակցիաներում մի նյութ քայքայվում է մի քանի այլի՝ A=B+C+...

Ապրանքները այս դեպքում կարող են լինել.

• պարզ նյութեր՝ 2NaCl = 2Na + Cl2
• պարզ և բարդ՝ 2KNO3 = 2KNO2 + O2
• երկու բարդ՝ CaCO3 = CaO + CO2
• ավելի քան երկու արտադրանք՝ 2AgNO3 = 2Ag + O2 + 2NO2

Փոխարինման ռեակցիաներ

Այն ռեակցիաները, երբ պարզ և բարդ նյութերը փոխազդում են միմյանց հետ, իսկ պարզ նյութի ատոմները փոխարինում են բարդ տարրերից մեկի ատոմներին, կոչվում են փոխարինման ռեակցիաներ։ Սխեմատիկորեն ատոմների փոխարինման գործընթացը կարելի է ցույց տալ հետևյալ կերպ՝ A + BC = B + AC:

Օրինակ, CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

Փոխանակման ռեակցիաներ

Այս խումբը ներառում է ռեակցիաներ, որոնցում երկու բարդ նյութերփոխել դրանց մասերը՝ AB + CD = AD + CB: Բերտոլեի կանոնի համաձայն, նման ռեակցիաների անդառնալի առաջացումը հնարավոր է, եթե ապրանքներից առնվազն մեկը.

• նստվածք (անլուծվող նյութ)՝ 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4;
• ցածր տարանջատող նյութ՝ NaOH + HCl = NaCl + H2O;
• գազ.

II. Ջերմային ազդեցությամբ

1. Էկզոթերմիկ - ջերմության արտանետման հետ կապված գործընթացներ.
   C + O2 = CO2 +Q
2. Էնդոթերմիկ - ռեակցիաներ, որոնցում ջերմությունը ներծծվում է.
   Cu(OH)2 = CuO + H2O – Q

III. Քիմիական ռեակցիաների տեսակներն ըստ ուղղության

1. Հետադարձելիռեակցիաներ են, որոնք տեղի են ունենում միաժամանակ և՛ առաջ, և՛ հակառակ ուղղությամբ՝ N2+O2 ↔ 2NO
2. Անշրջելի գործընթացները անցնում են ավարտին, այսինքն՝ մինչև արձագանքող նյութերից գոնե մեկը ամբողջությամբ սպառվի։ Անդառնալի փոխանակման ռեակցիաների օրինակները քննարկվել են վերևում:

IV. Ըստ կատալիզատորի առկայության

V. Ըստ նյութերի ագրեգացման վիճակի

1. Եթե ​​բոլոր ռեակտիվները նույնն են ագրեգացման վիճակներ, ռեակցիան կոչվում է միատարր. Նման գործընթացները տեղի են ունենում ամբողջ ծավալով: Օրինակ՝ NaOH + HCl = NaCl + H2O
2. Տարասեռ ռեակցիաներ են նյութերի միջև ագրեգացման տարբեր վիճակներում, որոնք տեղի են ունենում միջերեսում: Օրինակ՝ Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

VI. Քիմիական ռեակցիաների տեսակները, որոնք հիմնված են արձագանքող նյութերի օքսիդացման վիճակի փոփոխության վրա

1. Redox (ORR) - ռեակցիաներ, որոնցում փոխվում են արձագանքող նյութերի օքսիդացման վիճակները:
2. Տեղի ունեցող ռեակցիաներ առանց օքսիդացման վիճակների փոփոխության ռեակտիվներ (BISO):

Այրման և փոխարինման գործընթացները միշտ ռեդոքս են: Փոխանակման ռեակցիաները տեղի են ունենում առանց նյութերի օքսիդացման վիճակները փոխելու: Բոլոր մյուս գործընթացները կարող են լինել կամ OVR կամ BISO:

Հիմնական հասկացություններից մեկը չէ օրգանական քիմիաօքսիդացման վիճակի (CO) հասկացությունն է։

Միացության մեջ տարրի օքսիդացման վիճակը տարրի ատոմի պաշտոնական լիցքն է, որը հաշվարկվում է այն ենթադրությունից, որ վալենտային էլեկտրոնները փոխանցվում են ավելի բարձր հարաբերական էլեկտրաբացասականություն ունեցող ատոմներին (REO), և միացության մոլեկուլում բոլոր կապերը իոնային են:

E տարրի օքսիդացման վիճակը նշվում է տարրի խորհրդանիշի վերևում` թվից առաջ «+» կամ «-» նշանով:

Լուծույթում կամ բյուրեղներում իրականում գոյություն ունեցող իոնների օքսիդացման աստիճանը համընկնում է դրանց լիցքի թվի հետ և նմանապես նշվում է «+» կամ «» նշանով թվից հետո, օրինակ՝ Ca 2+։

Stock մեթոդը նույնպես օգտագործվում է հռոմեական թվերով օքսիդացման վիճակը նշելու համար տարրի խորհրդանիշից հետո՝ Mn (VII), Fe (III):

Մոլեկուլում ատոմների օքսիդացման վիճակի նշանի հարցը լուծվում է մոլեկուլը կազմող փոխկապակցված ատոմների էլեկտրաբացասականության համեմատության հիման վրա։ Այս դեպքում ավելի ցածր էլեկտրաբացասականություն ունեցող ատոմն ունի դրական օքսիդացման վիճակ, իսկ ավելի բարձր էլեկտրաբացասականություն ունեցող ատոմը՝ բացասական օքսիդացման վիճակ։

Պետք է նշել, որ օքսիդացման վիճակը հնարավոր չէ նույնացնել տարրի վալենտության հետ: Վալենտություն, որը սահմանվում է որպես թիվ քիմիական կապեր, որով տրված ատոմը կապված է այլ ատոմների հետ, չի կարող հավասար լինել զրոյի և չունի «+» կամ «» նշան։ Օքսիդացման վիճակը կարող է ունենալ և՛ դրական, և՛ բացասական արժեք, ինչպես նաև կարող է վերցնել զրոյական կամ նույնիսկ կոտորակային արժեք: Այսպիսով, CO 2 մոլեկուլում C-ի օքսիդացման աստիճանը +4 է, իսկ CH 4 մոլեկուլում C-ի օքսիդացման աստիճանը 4 է։ Երկու միացություններում էլ ածխածնի վալենտությունը IV է։

Չնայած վերը նշված թերություններին, օքսիդացման վիճակի հայեցակարգի օգտագործումը հարմար է դասակարգելիս քիմիական միացություններև ռեդոքս ռեակցիաների հավասարումների կազմում։

Ռեդոքսային ռեակցիաներում առաջանում են երկուսը փոխկապակցված գործընթացօքսիդացում և նվազեցում:

ՕքսիդացումԷլեկտրոնների կորստի գործընթացը կոչվում է. Վերականգնումէլեկտրոնների ավելացման գործընթացը.

Այն նյութերը, որոնց ատոմները կամ իոնները նվիրաբերում են էլեկտրոններ, կոչվում են վերականգնողներ։Այն նյութերը, որոնց ատոմները կամ իոնները միացնում են էլեկտրոնները (կամ հեռացնում են ընդհանուր զույգ էլեկտրոնները), կոչվում են օքսիդացնող նյութեր.

Երբ տարրը օքսիդանում է, օքսիդացման աստիճանը մեծանում է, այլ կերպ ասած՝ վերականգնող նյութը ռեակցիայի ընթացքում մեծացնում է օքսիդացման աստիճանը։

Ընդհակառակը, երբ տարրը կրճատվում է, օքսիդացման վիճակը նվազում է, այսինքն, ռեակցիայի ընթացքում օքսիդացնող նյութը նվազեցնում է օքսիդացման վիճակը:

Այսպիսով, մենք կարող ենք տալ ռեդոքս ռեակցիաների հետևյալ ձևակերպումը. ռեդոքս ռեակցիաները ռեակցիաներ են, որոնք տեղի են ունենում արձագանքող նյութերը կազմող տարրերի ատոմների օքսիդացման վիճակի փոփոխությամբ:

Օքսիդացնող և վերականգնող նյութեր

Արդյունքները և ռեդոքս ռեակցիաների ուղղությունը կանխատեսելու համար օգտակար է հիշել, որ բնորոշ օքսիդացնող նյութերը պարզ նյութեր են, որոնց ատոմներն ունեն մեծ RER > 3.0 (VIA և VIIA խմբերի տարրեր): Դրանցից ամենահզոր օքսիդացնող նյութերն են ֆտորը (OEO = 4.0), թթվածինը (OEO = 3.0) և քլորը (OEO = 3.5): Կարևոր օքսիդացնող նյութերը ներառում են PbO 2, KMnO 4, Ca(SO 4) 2, K 2 Cr 2 O 7 , HClO, HClO 3, KSIO 4, NaBiO 3, H 2 SO4 (conc), HNO 3 (conc), Na 2 O 2, (NH 4) 2 S 2 O 8, KSIO 3, H 2 O 2 և այլ նյութեր. , որոնք պարունակում են ավելի բարձր կամ բարձր CO ատոմներ։

Տիպիկ վերականգնող նյութերը ներառում են պարզ նյութեր, որոնց ատոմներն ունեն փոքր REO< 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.

Redox ռեակցիաների համար հավասարումներ կազմելիս կարող են օգտագործվել երկու մեթոդ՝ էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդ և իոն-էլեկտրոնային մեթոդ (կես ռեակցիայի մեթոդ): Լուծույթներում ռեդոքս գործընթացների ավելի ճիշտ պատկերացում է տրվում իոն-էլեկտրոնային մեթոդով: Օգտագործելով այս մեթոդը, փոփոխությունները, որոնք իրականում գոյություն ունեն լուծույթում, կանխատեսվում են իոնների և մոլեկուլների միջոցով:

Ի լրումն ռեակցիայի արտադրանքները կանխատեսելու, իոնային կիսա-ռեակցիայի հավասարումները անհրաժեշտ են էլեկտրոլիզի և օքսիդացման ընթացքում տեղի ունեցող ռեդոքս գործընթացները հասկանալու համար: գալվանական բջիջներ. Այս մեթոդը արտացոլում է շրջակա միջավայրի դերը որպես գործընթացի մասնակից: Եվ վերջապես, այս մեթոդն օգտագործելիս անհրաժեշտ չէ նախապես իմանալ ձևավորված բոլոր նյութերը, քանի որ դրանցից շատերը ստացվում են ռեդոքսային ռեակցիաների հավասարումը կազմելով:

Պետք է նկատի ունենալ, որ թեև կիսա-ռեակցիաները արտացոլում են ռեդոքս ռեակցիաների ժամանակ տեղի ունեցող իրական գործընթացները, դրանք չեն կարող նույնացվել ռեդոքս ռեակցիաների իրական փուլերի (մեխանիզմի) հետ:

Ռեդոքս ռեակցիաների բնույթը և ուղղությունը ազդում են բազմաթիվ գործոնների վրա՝ ռեակտիվների բնույթը, միջավայրի ռեակցիան, կոնցենտրացիան, ջերմաստիճանը, կատալիզատորները։

Redox գործընթացների կենսաբանական նշանակությունը

Կենդանական օրգանիզմների կարևոր գործընթացները սուբստրատային նյութերի՝ ածխաջրերի, ճարպերի, ամինաթթուների ֆերմենտային օքսիդացման ռեակցիաներն են։ Այս գործընթացների արդյունքում օրգանիզմները ստանում են մեծ թվովէներգիա. Հասուն տղամարդու էներգիայի ամբողջ պահանջի մոտավորապես 90%-ը բավարարվում է ածխաջրերի և ճարպերի օքսիդացման արդյունքում հյուսվածքներում արտադրվող էներգիայով: Մնացած էներգիան ~ 10%-ից է գալիս օքսիդատիվ ճեղքվածքամինաթթուներ.

Կենսաբանական օքսիդացումը տեղի է ունենում բարդ մեխանիզմների միջոցով՝ մասնակցությամբ մեծ թվովֆերմենտներ. Միտոքոնդրիում օքսիդացումն առաջանում է օրգանական սուբստրատներից էլեկտրոնների տեղափոխման արդյունքում։ Որպես էլեկտրոնների կրիչներ՝ միտոքոնդրիալ շնչառական շղթան ներառում է տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր պարունակող տարբեր սպիտակուցներ, որոնք նախատեսված են էլեկտրոններ փոխանցելու համար։ Երբ նրանք շարժվում են շղթայի երկայնքով մեկ միջանկյալ միջանկյալից մյուսը, էլեկտրոնները կորցնում են ազատ էներգիան: Շնչառական շղթայով թթվածին փոխանցվող յուրաքանչյուր զույգ էլեկտրոնի համար սինթեզվում է 3 ATP մոլեկուլ։ Ազատ էներգիան, որը թողարկվում է, երբ 2 էլեկտրոնները տեղափոխվում են թթվածին, կազմում է 220 կՋ/մոլ։

1 ATP մոլեկուլի սինթեզը ստանդարտ պայմաններում պահանջում է 30,5 կՋ: Այստեղից պարզ է դառնում, որ մեկ զույգ էլեկտրոնների փոխանցման ժամանակ ազատված ազատ էներգիայի բավականին զգալի մասը պահվում է. ATP մոլեկուլներ. Այս տվյալներից պարզ է դառնում էլեկտրոնի բազմաստիճան փոխանցման դերը սկզբնական վերականգնող նյութից դեպի թթվածին։ Մեկ զույգ էլեկտրոնների թթվածին փոխանցելու ժամանակ արձակված մեծ էներգիան (220 կՋ) բաժանվում է օքսիդացման առանձին փուլերին համապատասխանող մի շարք մասերի։ Նման երեք փուլերում արձակված էներգիայի քանակը մոտավորապես համապատասխանում է 1 ATP մոլեկուլի սինթեզի համար պահանջվող էներգիային։

Հիմք ընդունելով արձագանքող նյութերը կազմող ատոմների օքսիդացման վիճակների փոփոխությունները՝ քիմիական ռեակցիաները բաժանվում են երկու տեսակի.

1) Ռեակցիաներ, որոնք տեղի են ունենում առանց ատոմների օքսիդացման վիճակների փոփոխության.

Օրինակ՝

2+4-2 տ +2 -2 +4 -2
CaCO 3 = CaO + CO 2

Այս ռեակցիայի ժամանակ յուրաքանչյուր ատոմի օքսիդացման վիճակը մնաց անփոփոխ։

2) ռեակցիաներ, որոնք տեղի են ունենում ատոմների օքսիդացման վիճակների փոփոխությամբ.

Օրինակ՝

0 +2 -1 0 +2 -1
Zn + CuCl 2 = Cu + ZnCl 2

Այս ռեակցիայի ժամանակ փոխվել են ցինկի և պղնձի ատոմների օքսիդացման վիճակները։

Redox ռեակցիաները ամենատարածված քիմիական ռեակցիաներն են:

Գործնականում ռեդոքս ռեակցիան էլեկտրոնների շահույթն է կամ կորուստը: Որոշ ատոմներ (իոններ, մոլեկուլներ) տալիս կամ ստանում են էլեկտրոններ մյուսներից։

Օքսիդացում.

Ատոմի, իոնի կամ մոլեկուլի կողմից էլեկտրոններից հրաժարվելու գործընթացը կոչվում է օքսիդացում.

Երբ էլեկտրոնները կորչում են, ատոմի օքսիդացման աստիճանը մեծանում է։

Այն նյութը, որի ատոմները, իոնները կամ մոլեկուլները հրաժարվում են էլեկտրոններից, կոչվում է նվազեցնող միջոց.

Մեր օրինակում 0 օքսիդացման վիճակում գտնվող ատոմները մտան +2 օքսիդացման վիճակ ունեցող ատոմներ: Այսինքն՝ տեղի է ունեցել օքսիդացման գործընթաց։ Այս դեպքում ցինկի ատոմը, որը նվիրաբերել է երկու էլեկտրոն, վերականգնող նյութ է (այն օքսիդացման վիճակը 0-ից բարձրացրել է +2-ի)։

Օքսիդացման գործընթացը գրանցվում է էլեկտրոնային հավասարմամբ, որը ցույց է տալիս ատոմների օքսիդացման վիճակի փոփոխությունը և վերականգնող նյութի կողմից նվիրաբերված էլեկտրոնների քանակը։

Օրինակ՝

0 +2 0
Zn – 2e – = Zn (օքսիդացում, Zn – վերականգնող նյութ):

Վերականգնում.

Էլեկտրոնների ավելացման գործընթացը կոչվում է վերականգնում.

Երբ էլեկտրոնները ավելացվում են, ատոմի օքսիդացման աստիճանը նվազում է։

Այն նյութը, որի ատոմները, իոնները կամ մոլեկուլները ստանում են էլեկտրոններ, կոչվում է օքսիդացնող նյութ.

Մեր օրինակում +2 օքսիդացման վիճակով պղնձի ատոմների անցումը 0 օքսիդացման վիճակ ունեցող ատոմներին վերականգնողական գործընթաց է։ Այս դեպքում +2 օքսիդացման վիճակ ունեցող պղնձի ատոմը, ընդունելով երկու էլեկտրոն, իջեցնում է օքսիդացման աստիճանը +2-ից մինչև 0 և հանդիսանում է օքսիդացնող նյութ։

Օքսիդացման գործընթացը գրված է նաև էլեկտրոնային հավասարման միջոցով.

2 0 0
Cu + 2e – = Cu (կրճատում, Cu-ն օքսիդացնող նյութ է):

Կրճատման գործընթացը և օքսիդացման գործընթացը անբաժանելի են և տեղի են ունենում միաժամանակ:

0 +2 0 +2
Zn + CuCl 2 = Cu + ZnCl 2
վերականգնող նյութ օքսիդացնող նյութ
օքսիդացված նվազեցված

Քիմիական ռեակցիաների երկու տեսակ կա.

ԱՌեակցիաներ, որոնցում տարրերի օքսիդացման վիճակը չի փոխվում.

Ավելացման ռեակցիաներ

SO 2 + Na 2 O = Na 2 SO 3

Քայքայման ռեակցիաներ

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O

Փոխանակման ռեակցիաներ

AgNO 3 + KCl = AgCl + KNO 3

NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O

ԲՌեակցիաներ, որոնցում տեղի է ունենում փոխազդող միացություններ կազմող տարրերի ատոմների օքսիդացման վիճակների փոփոխություն և էլեկտրոնների փոխանցում մի միացությունից մյուսը.

2Mg 0 + O 2 0 = 2Mg +2 O -2

2KI -1 + Cl 2 0 = 2KCl -1 + I 2 0

Mn +4 O 2 + 4HCl -1 = Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 + 2H 2 O

Նման ռեակցիաները կոչվում են ռեդոքս ռեակցիաներ:

Օքսիդացման վիճակը մոլեկուլում ատոմի անվանական լիցքն է, որը հաշվարկվում է այն ենթադրությամբ, որ մոլեկուլը բաղկացած է իոններից և հիմնականում էլեկտրականորեն չեզոք է։

Միացության մեջ առավել էլեկտրաբացասական տարրերն ունեն բացասական օքսիդացման վիճակներ, իսկ ավելի քիչ էլեկտրաբացասական տարրերի ատոմները՝ դրական օքսիդացման վիճակներ։

Օքսիդացման վիճակը ֆորմալ հասկացություն է. որոշ դեպքերում օքսիդացման վիճակը չի համընկնում վալենտության հետ:

Օրինակ:

N 2 H 4 (հիդրազին)

ազոտի օքսիդացման աստիճան - -2; ազոտի վալենտություն – 3.

Օքսիդացման վիճակի հաշվարկ

Տարրի օքսիդացման վիճակը հաշվարկելու համար պետք է հաշվի առնել հետևյալ դրույթները.

1. Ատոմների օքսիդացման վիճակներ պարզ նյութերհավասար են զրոյի (Na 0; H 2 0):

2. Մոլեկուլը կազմող բոլոր ատոմների օքսիդացման վիճակների հանրահաշվական գումարը միշտ զրո է, իսկ բարդ իոնում այդ գումարը հավասար է իոնի լիցքին։

3. Այլ տարրերի ատոմների հետ միացություններում մշտական ​​օքսիդացման աստիճան ունեն հետևյալ ատոմները. ալկալիական մետաղներ(+1), հողալկալիական մետաղներ (+2), ֆտոր

(-1), ջրածին (+1) (բացառությամբ մետաղների հիդրիդների Na + H -, Ca 2+ H 2 - և այլն, որտեղ ջրածնի օքսիդացման աստիճանը -1 է), թթվածին (-2) (բացի F 2 - 1 O + 2 և –O–O– խումբ պարունակող պերօքսիդներ, որոնցում թթվածնի օքսիդացման աստիճանը -1 է):

4. Տարրերի համար դրական օքսիդացման վիճակը չի կարող գերազանցել պարբերական համակարգի խմբի թվին հավասար արժեքը:

Օրինակներ:

V 2 +5 O 5 -2; Na 2 +1 B 4 +3 O 7 -2; K +1 Cl +7 O 4 -2; N -3 H 3 +1; K 2 +1 H +1 P +5 O 4 -2; Na 2 +1 Cr 2 +6 O 7 -2

Օքսիդացում, նվազեցում

Redox ռեակցիաներում էլեկտրոնները տեղափոխվում են մեկ ատոմից, մոլեկուլից կամ իոնից մյուսը։ Էլեկտրոնների կորստի գործընթացը օքսիդացում է: Օքսիդացման ընթացքում օքսիդացման աստիճանը մեծանում է.

H 2 0 - 2ē = 2H + + 1/2О 2

S -2 - 2ē = S 0

Al 0 - 3ē = Al +3

Fe +2 - ē = Fe +3

2Br - - 2ē = Br 2 0

Էլեկտրոնների ավելացման գործընթացը ռեդուկցիոն է. Ռեդեցման ընթացքում օքսիդացման աստիճանը նվազում է:

Mn +4 + 2ē = Mn +2

S 0 + 2ē = S -2

Cr +6 +3ē = Cr +3

Cl 2 0 +2ē = 2Cl -

O 2 0 + 4ē = 2O -2

Ատոմները, մոլեկուլները կամ իոնները, որոնք տվյալ ռեակցիայի ժամանակ էլեկտրոններ են ստանում, օքսիդացնող նյութեր են, իսկ նրանք, որոնք էլեկտրոններ են նվիրում, վերականգնող նյութեր են։

Ռեակցիայի ընթացքում օքսիդացնող նյութը կրճատվում է, վերականգնողը՝ օքսիդացված։

Նյութի ռեդոքս հատկությունները և դրա բաղկացուցիչ ատոմների օքսիդացման վիճակը

Առավելագույն օքսիդացման աստիճան ունեցող տարրերի ատոմներ պարունակող միացությունները կարող են օքսիդացնող նյութեր լինել միայն այդ ատոմների շնորհիվ, քանի որ. նրանք արդեն հրաժարվել են իրենց բոլոր վալենտային էլեկտրոններից և ընդունակ են ընդունել միայն էլեկտրոնները։ Տարրի ատոմի առավելագույն օքսիդացման աստիճանը հավասար է պարբերական համակարգի այն խմբի թվին, որին պատկանում է տարրը։ Նվազագույն օքսիդացման աստիճան ունեցող տարրերի ատոմներ պարունակող միացությունները կարող են ծառայել միայն որպես վերականգնող նյութեր, քանի որ դրանք կարող են միայն էլեկտրոններ նվիրաբերել, քանի որ արտաքին էներգիայի մակարդակըայդպիսի ատոմներում այն ​​լրացվում է ութ էլեկտրոնով։ Մետաղների ատոմների նվազագույն օքսիդացման աստիճանը 0 է, ոչ մետաղների համար՝ (n–8) (որտեղ n-ը խմբի թիվն է. պարբերական աղյուսակ) Միջանկյալ օքսիդացման վիճակներով տարրերի ատոմներ պարունակող միացությունները կարող են լինել և՛ օքսիդացնող, և՛ վերականգնող նյութեր՝ կախված գործընկերոջից, որի հետ փոխազդում են և ռեակցիայի պայմաններից։

Ամենակարևոր նվազեցնող և օքսիդացնող նյութերը

Վերականգնողներ

Ածխածնի (II) մոնօքսիդ (CO):

Ջրածնի սուլֆիդ (H 2 S);

ծծմբի օքսիդ (IV) (SO 2);

ծծմբաթթու H 2 SO 3 և դրա աղերը.

Հիդրոհալաթթուներ և դրանց աղեր.

Մետաղների կատիոնները ցածր օքսիդացման վիճակներում՝ SnCl 2, FeCl 2, MnSO 4, Cr 2 (SO4) 3:

Ազոտական ​​թթու HNO2;

ամոնիակ NH 3;

հիդրազին NH 2 NH 2;

ազոտի օքսիդ (II) (NO):

Կաթոդը էլեկտրոլիզի ժամանակ:

Օքսիդացնող նյութեր

Հալոգեններ.

Կալիումի պերմանգանատ (KMnO 4);

կալիումի մանգանատ (K 2 MnO 4);

մանգանի (IV) օքսիդ (MnO 2):

Կալիումի դիքրոմատ (K 2 Cr 2 O 7);

կալիումի քրոմատ (K 2 CrO 4):

Ազոտական ​​թթու(HNO 3):

Ծծմբաթթու(H 2 SO 4) կոնց.

Պղնձի (II) օքսիդ (CuO);

կապարի (IV) օքսիդ (PbO 2);

արծաթի օքսիդ (Ag 2 O);

ջրածնի պերօքսիդ (H 2 O 2):

Երկաթի (III) քլորիդ (FeCl 3):

Բերտոլեի աղ (KClO 3):

Անոդ էլեկտրոլիզի ժամանակ:

Այս հիման վրա տարանջատվում են ռեդոքսային ռեակցիաները և ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում առանց քիմիական տարրերի օքսիդացման վիճակները փոխելու։

Դրանք ներառում են բազմաթիվ ռեակցիաներ, ներառյալ փոխարինման բոլոր ռեակցիաները, ինչպես նաև համակցման և տարրալուծման այն ռեակցիաները, որոնցում ներգրավված է առնվազն մեկ պարզ նյութ, օրինակ.

Ինչպես հիշում եք, բարդ ռեդոքս ռեակցիաներում գործակիցները հաշվարկվում են էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդով.

Օրգանական քիմիայում ռեդոքս ռեակցիաների վառ օրինակ է ալդեհիդների հատկությունները։

1. Դրանք վերածվում են համապատասխան սպիրտների.

2. Ալդեհիդները օքսիդացվում են համապատասխան թթուների.

Օքսիդացման ռեակցիաների բոլոր վերը նշված օրինակների էությունը ներկայացվել է էլեկտրոնային հաշվեկշռի հայտնի մեթոդի կիրառմամբ։ Այն հիմնված է ռեակցիայի ռեակտիվների և արգասիքների մեջ ատոմների օքսիդացման վիճակների համեմատության և օքսիդացման և վերականգնման գործընթացներում էլեկտրոնների քանակի հավասարակշռման վրա: Այս մեթոդը օգտագործվում է ցանկացած փուլերում տեղի ունեցող ռեակցիաների համար հավասարումներ կազմելու համար: Սա այն դարձնում է բազմակողմանի և հարմար: Բայց միևնույն ժամանակ, այն ունի լուրջ թերություն՝ լուծույթներում տեղի ունեցող ռեդոքս ռեակցիաների էությունն արտահայտելիս նշվում են մասնիկներ, որոնք իրականում գոյություն չունեն։

Այս դեպքում ավելի հարմար է օգտագործել մեկ այլ մեթոդ՝ կես ռեակցիայի մեթոդը։ Այն հիմնված է օքսիդացման և նվազեցման գործընթացների իոն-էլեկտրոնային հավասարումների կազմման վրա՝ հաշվի առնելով իրականում գոյություն ունեցող մասնիկները և դրանց հետագա գումարումը. ընդհանուր հավասարում. Այս մեթոդում «օքսիդացման վիճակ» հասկացությունը չի օգտագործվում, և արտադրանքները որոշվում են ռեակցիայի հավասարման արդյունքում:

Եկեք ցույց տանք այս մեթոդը օրինակով. մենք կստեղծենք խտացված ազոտաթթվի հետ ցինկի ռեդոքս ռեակցիայի հավասարումը:

1. Գրում ենք պրոցեսի իոնային սխեման, որը ներառում է միայն վերականգնող նյութը և դրա օքսիդացման արտադրանքը, օքսիդացնող նյութը և դրա կրճատման արտադրանքը.

2. Կազմում ենք օքսիդացման պրոցեսի իոն-էլեկտրոնային հավասարումը (սա 1-ին կիսա ռեակցիան է).

3. Կազմում ենք կրճատման պրոցեսի իոն-էլեկտրոնային հավասարումը (սա 2-րդ կես ռեակցիան է).

Խնդրում ենք նկատի ունենալ. էլեկտրոն-իոնային հավասարումները գրված են զանգվածի և լիցքի պահպանման օրենքի համաձայն:

4. Կես ռեակցիայի հավասարումները գրում ենք այնպես, որ էլեկտրոնների թիվը վերականգնող նյութի և օքսիդացնող նյութի միջև հավասարակշռված լինի.

5. Ամփոփենք կիսարեակցիայի հավասարումները տերմին առ անդամ: Կազմելով գեներալը իոնային հավասարումռեակցիաներ:

Մենք ստուգում ենք ռեակցիայի հավասարման ճիշտությունը իոնային ձևով.

• Տարրերի ատոմների քանակի և լիցքերի քանակի հավասարության պահպանում
  1. Տարրերի ատոմների թիվը պետք է հավասար լինի ձախ և ճիշտ մասերիոնային ռեակցիայի հավասարումը.
  2. Իոնային հավասարման ձախ և աջ կողմերի մասնիկների ընդհանուր լիցքը պետք է լինի նույնը:

6. Գրի՛ր հավասարումը մոլեկուլային տեսքով: Դա անելու համար իոնային հավասարման մեջ ներառված իոններին ավելացնում ենք հակառակ լիցք ունեցող իոնների պահանջվող քանակությունը։