Reakcijas, kas notiek, mainoties oksidācijas pakāpei. Redoksreakcijas
Uzdevums numurs 1
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas vienādojumu un slāpekļa elementa īpašību, ko tas parāda šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Atbilde: 4221
Paskaidrojums:
A) NH 4 HCO 3 - sāls, kas ietver amonija katjonu NH 4 +. Amonija katjonā slāpeklim vienmēr ir oksidācijas pakāpe -3. Reakcijas rezultātā tas pārvēršas par amonjaku NH 3. Ūdeņradim gandrīz vienmēr (izņemot tā savienojumus ar metāliem) ir +1 oksidācijas pakāpe. Tāpēc, lai amonjaka molekula būtu elektriski neitrāla, slāpekļa oksidācijas pakāpei jābūt -3. Tādējādi slāpekļa oksidācijas pakāpe nemainās; tam nav redoksu īpašību.
B) Kā jau parādīts iepriekš, slāpeklim amonjakā NH 3 ir oksidācijas pakāpe -3. Reakcijas rezultātā ar CuO amonjaks tiek pārveidots par vienkāršu vielu N 2. Jebkurā vienkāršā vielā elementa, ar kuru tas veidojas, oksidācijas pakāpe ir vienāda ar nulli. Tādējādi slāpekļa atoms zaudē savu negatīvo lādiņu, un, tā kā elektroni ir atbildīgi par negatīvo lādiņu, tas nozīmē, ka reakcijas rezultātā slāpekļa atoms tos zaudē. Elementu, kas reakcijā zaudē daļu no saviem elektroniem, sauc par reducētāju.
C) Reakcijas rezultātā NH 3 ar slāpekļa oksidācijas pakāpi -3 pārvēršas par slāpekļa oksīdu NO. Skābekļa oksidācijas pakāpe gandrīz vienmēr ir -2. Tāpēc, lai slāpekļa oksīda molekula būtu elektriski neitrāla, slāpekļa atoma oksidācijas pakāpei jābūt +2. Tas nozīmē, ka reakcijas rezultātā slāpekļa atoms mainīja oksidācijas pakāpi no -3 uz +2. Tas norāda uz 5 elektronu zudumu ar slāpekļa atomu. Tas ir, slāpeklis, tāpat kā B gadījumā, ir reducētājs.
D) N 2 ir vienkārša viela. Visās vienkāršajās vielās elementam, kas tos veido, oksidācijas pakāpe ir 0. Reakcijas rezultātā slāpeklis pārvēršas litija nitrīdā Li3N. Vienīgais sārmu metālu oksidācijas pakāpe, izņemot nulli (jebkura elementa oksidācijas pakāpe ir 0), ir +1. Tātad, lai Li3N struktūrvienība būtu elektriski neitrāla, slāpekļa oksidācijas pakāpei jābūt -3. Izrādās, ka reakcijas rezultātā slāpeklis ieguva negatīvu lādiņu, kas nozīmē elektronu pievienošanos. Slāpeklis šajā reakcijā ir oksidētājs.
Uzdevums numurs 2
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas shēmu un fosfora elementa īpašību, ko tas parāda šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 1224
Uzdevums numurs 3
| REAKCIJAS VIENĀDOJUMS | |
| A) 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O B) 2Cu(NO 3) 2 → 2CuO + 4NO 2 + O 2 C) 4Zn + 10HNO 3 → NH 4 NO 3 + 4Zn (NO 3) 2 + 3H 2 O D) 3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NO |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 1463
Uzdevums numurs 4
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas vienādojumu un tajā esošā oksidētāja oksidācijas pakāpes izmaiņām: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| REAKCIJAS VIENĀDOJUMS | OKSIDIZĒTĀJA GRADU MAIŅA |
| A) SO 2 + NO 2 → SO 3 + NO B) 2NH3 + 2Na → 2NaNH2 + H2 C) 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3 D) 4NH3 + 6NO → 5N2 + 6H2O |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 3425
Uzdevums numurs 5
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas shēmu un koeficientu tajā esošā oksidētāja priekšā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| REAKCIJAS SHĒMA | KOEFICIENTS PIRMS OKSIDIZĒTĀJA |
| A) NH 3 + O 2 → N 2 + H 2 O B) Cu + HNO 3 (konc.) → Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O C) C + HNO 3 → NO 2 + CO 2 + H 2 O D) S + HNO 3 → H 2 SO 4 + NO |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 3442
Uzdevums numurs 6
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas vienādojumu un tajā esošā oksidētāja oksidācijas pakāpes izmaiņām: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| REAKCIJAS VIENĀDOJUMS | OKSIDIZĒTĀJA GRADU MAIŅA |
| A) 2NH3 + K → 2KNH2 + H2 B) H 2 S + K → K 2 S + H 2 C) 4NH3 + 6NO → 5N2 + 6H2O D) 2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 4436
Uzdevums numurs 7
Izveidojiet atbilstību starp izejmateriāliem un vara īpašībām, kas šim elementam piemīt šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 2124
Uzdevums numurs 8
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas shēmu un sēra īpašību, kas tai piemīt šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 3224
Uzdevums numur 9
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas shēmu un fosfora īpašību, kas tai piemīt šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 3242
Uzdevums numurs 10
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas shēmu un slāpekļa īpašību, kas tai piemīt šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 2141
Uzdevums numurs 11
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas shēmu un fluora īpašību, kas tai piemīt šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 1444
12. uzdevums
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas shēmu un reducētāja oksidācijas pakāpes izmaiņām: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| REAKCIJAS SHĒMA | |
| A) NaIO → NaI + NaIO 3 B) HI + H 2 O 2 → I 2 + H 2 O C) NaIO 3 → NaI + O 2 D) NaIO 4 → NaI + O 2 | 1) I +5 → I -1 2) O −2 → O 0 3) I +7 →I -1 4) I +1 → I -1 5) I +1 → I +5 6) I -1 → I 0 |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 5622
13. uzdevums
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas vienādojumu un reducētāja oksidācijas pakāpes izmaiņām šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas norādīta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| REAKCIJAS VIENĀDOJUMS | REDUKCIJAS OKSIDĀCIJAS PAKĀPES MAIŅA |
| A) H 2 S + I 2 → S + 2HI B) Cl 2 + 2HI → I 2 + 2HCl C) 2SO 3 + 2KI → I 2 + SO 2 + K 2 SO 4 D) S + 3NO 2 → SO 3 + 3 NO |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 5331
14. uzdevums
Izveidojiet atbilstību starp redoksreakcijas vienādojumu un sēra oksidācijas pakāpes izmaiņām šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| REAKCIJAS VIENĀDOJUMS | SĒRA OKSIDĀCIJAS STĀVOKĻA IZMAIŅAS |
| A) S + O 2 → SO 2 B) SO 2 + Br 2 + 2H 2 O → H 2 SO 4 + 2 HBr C) C + H 2 SO 4 (konc.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O D) 2H 2S + O 2 → 2H 2 O + 2S |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 4123
15. uzdevums
| OKSIDĀCIJAS PAKĀPES MAIŅA | VIELAS FORMULA |
| A) S -2 → S +4 B) S −2 → S +6 C) S +6 → S −2 D) S −2 → S 0 | 1) Cu 2S un O 2 2) H2S un Br2 (šķīdums) 3) Mg un H2SO4 (konc.) 4) H2SO3 un O2 5) PbS un HNO 3 (konc.) 6) C un H2SO4 (konc.) |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 1532
16. uzdevums
Izveidojiet atbilstību starp sēra oksidācijas pakāpes izmaiņām reakcijā un tajā ienākošo izejvielu formulām: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| OKSIDĀCIJAS PAKĀPES MAIŅA | VIELAS FORMULA |
| A) S 0 → S +4 B) S +4 → S +6 C) S −2 → S 0 D) S +6 → S +4 | 1) Cu un H2SO4 (atšķirības) 2) H 2 S un O 2 (nepietiekami) 3) S un H2SO4 (konc.) |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 3523
17. uzdevums
Izveidojiet atbilstību starp slāpekļa īpašībām un redoksreakcijas vienādojumu, kurā tam piemīt šīs īpašības: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 2143
18. uzdevums
Izveidojiet atbilstību starp hlora oksidācijas pakāpes izmaiņām reakcijā un tajā ienākošo izejvielu formulām: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| OKSIDĀCIJAS PAKĀPES MAIŅA | IZSĀKUMA VIELU FORMULA |
| A) Cl 0 → Cl -1 B) Cl -1 → Cl 0 C) Cl +5 → Cl -1 D) Cl 0 → Cl +5 | 1) KClO 3 (apkure) 2) Cl2 un NaOH (karsts šķīdums) 3) KCl un H2SO4 (konc.) 6) KClO 4 un H 2 SO 4 (konc.) |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 2412
Uzdevums #19
Izveidojiet atbilstību starp jona formulu un tā spēju parādīt redoksīpašības: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 2332
Uzdevums numurs 20
Izveidojiet atbilstību starp ķīmiskās reakcijas shēmu un oksidētāja oksidācijas pakāpes izmaiņām: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
| REAKCIJAS SHĒMA | OKSIDIZĒTĀJA GRADU MAIŅA |
| A) MnCO 3 + KClO 3 → MnO 2 + KCl + CO 2 B) Cl 2 + I 2 + H 2 O → HCl + HIO 3 C) H 2 MnO 4 → HMnO 4 + MnO 2 + H 2 O D) Na 2 SO 3 + KMnO 4 + KOH → Na 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + H 2 O | 1) Cl 0 → Cl - 2) Mn+6 → Mn+4 3) Cl+5 → Cl- 4) Mn +7 → Mn +6 5) Mn+2 → Mn+4 6) S+4 → S+6 |
Ierakstiet tabulā izvēlētos ciparus zem atbilstošajiem burtiem.
Atbilde: 3124
21. uzdevums
Izveidojiet atbilstību starp reakcijas shēmu un reducētāja oksidācijas pakāpes izmaiņām šajā reakcijā: katrai pozīcijai, kas apzīmēta ar burtu, atlasiet atbilstošo pozīciju, kas apzīmēta ar skaitli.
Redoksreakcijas (ORD) - reakcijas, kas notiek, mainoties atomu oksidācijas pakāpei, kas veido reaģentus, elektronu pārnešanas rezultātā no viena atoma uz otru.
Oksidācijas stāvoklis – atoma formālais lādiņš molekulā, ko aprēķina, pieņemot, ka molekula sastāv tikai no joniem.
Visvairāk elektronegatīvajiem elementiem savienojumā ir negatīvi oksidācijas stāvokļi, un elementu atomi ar mazāku elektronegativitāti ir pozitīvi.
Oksidācijas stāvoklis ir formāls jēdziens; dažos gadījumos oksidācijas pakāpe nesakrīt ar valenci.
Piemēram: N 2 H 4 (hidrazīns)
slāpekļa oksidācijas pakāpe - -2; slāpekļa valence - 3.
Oksidācijas pakāpes aprēķins
Lai aprēķinātu elementa oksidācijas pakāpi, jāņem vērā šādi noteikumi:
1. Atomu oksidācijas pakāpes vienkāršās vielās ir vienādas ar nulli (Na 0; H 2 0).
2. Visu molekulu veidojošo atomu oksidācijas pakāpju algebriskā summa vienmēr ir nulle, un kompleksā jona šī summa ir vienāda ar jona lādiņu.
3. Atomiem ir nemainīgs oksidācijas stāvoklis: sārmu metāli (+1), sārmzemju metāli (+2), ūdeņradis (+1) (izņemot hidrīdus NaH, CaH 2 u.c., kur ūdeņraža oksidācijas pakāpe ir -1 ), skābeklis (-2 ) (izņemot F 2 -1 O +2 un –O–O– grupu saturošus peroksīdus, kuros skābekļa oksidācijas pakāpe ir –1).
4. Elementiem pozitīvais oksidācijas stāvoklis nedrīkst pārsniegt vērtību, kas vienāda ar periodiskās sistēmas grupas numuru.
V 2 +5 O 5 -2; Na2+1B4+3O7-2; K +1 Cl +7 O 4 -2; N-3 H3+1; K 2 +1 H +1 P +5 O 4 -2; Na 2 +1 Cr 2 +6 O 7 -2
Reakcijas ar un bez oksidācijas stāvokļa izmaiņām
Ir divu veidu ķīmiskās reakcijas:
A Reakcijas, kurās nemainās elementu oksidācijas pakāpe:
Pievienošanas reakcijas: SO 2 + Na 2 O Na 2 SO 3
Sadalīšanās reakcijas: Cu(OH) 2 CuO + H 2 O
Apmaiņas reakcijas: AgNO 3 + KCl AgCl + KNO 3
NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O
B Reakcijas, kurās mainās to elementu atomu oksidācijas pakāpe, kas veido reaģējošos savienojumus:
2Mg 0 + O 2 0 2Mg +2 O -2
2KCl +5 O 3 -2 – t 2KCl -1 + 3O 2 0
2KI -1 + Cl 2 0 2 KCl -1 + I 2 0
Mn +4 O 2 + 4HCl -1 Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 + 2H 2 O
Šādas reakcijas sauc par redoksreakcijām. .
Oksidācija, reducēšana
Redoksreakcijās elektroni tiek pārnesti no viena atoma, molekulas vai jona uz otru. Elektronu ziedošanas process – oksidēšana. Oksidējot, oksidācijas stāvoklis palielinās:
H 2 0 − 2ē 2H +
S -2 − 2ē S 0
Al 0 − 3ē Al +3
Fe +2 - ē Fe +3
2Br - - 2ē Br 2 0
Elektronu pievienošanas process - − atgūšana. Samazinot, oksidācijas stāvoklis samazinās.
Mn +4 + 2ē Mn +2
Cr +6 +3ē Cr +3
Cl 2 0 +2ē 2Cl -
O 2 0 + 4ē 2O -2
Atomi vai joni, kas šajā reakcijā iegūst elektronus, ir oksidētāji, un tie, kas nodod elektronus, ir reducētāji.
Vielas redoksīpašības un to veidojošo atomu oksidācijas pakāpe
Savienojumi, kas satur elementu atomus ar maksimālo oksidācijas pakāpi, var būt tikai oksidētāji šo atomu dēļ, jo viņi jau ir atdevuši visus savus valences elektronus un spēj pieņemt tikai elektronus. Elementa atoma maksimālais oksidācijas līmenis ir vienāds ar tās grupas skaitu periodiskajā tabulā, kurai elements pieder. Savienojumi, kas satur elementu atomus ar minimālu oksidācijas pakāpi, var kalpot tikai par reducētājiem, jo tie spēj nodot tikai elektronus, jo šādu atomu ārējo enerģijas līmeni papildina astoņi elektroni. Metālu atomu minimālais oksidācijas pakāpe ir 0, nemetāliem - (n–8) (kur n ir grupas numurs periodiskajā sistēmā). Savienojumi, kas satur elementu atomus ar vidēju oksidācijas pakāpi, var būt gan oksidētāji, gan reducētāji atkarībā no partnera, ar kuru tie mijiedarbojas, un no reakcijas apstākļiem.
Redoksreakcijas ietver tās, kuras pavada elektronu kustība no vienas daļiņas uz otru. Apsverot redoksreakciju gaitas modeļus, tiek izmantots oksidācijas pakāpes jēdziens.
Oksidācijas stāvoklis
koncepcija oksidācijas stāvokļi ieviests, lai raksturotu elementu stāvokli savienojumos. Oksidācijas stāvoklis ir atoma nosacīts lādiņš savienojumā, ko aprēķina, pieņemot, ka savienojums sastāv no joniem. Oksidācijas stāvokli norāda ar arābu cipars ar plusa zīmi, kad elektroni tiek pārvietoti no dotā atoma uz citu atomu, un mīnus cipars, kad elektroni tiek pārvietoti pretējā virzienā. Virs elementa simbola tiek novietots skaitlis ar “+” vai “-” zīmi. Oksidācijas stāvoklis norāda uz atoma oksidācijas stāvokli un ir tikai ērta forma elektronu pārneses uzskaitei: to nevajadzētu uzskatīt par atoma efektīvo lādiņu molekulā (piemēram, LiF molekulā Li un F ir attiecīgi + 0,89 un -0, 89, savukārt oksidācijas pakāpe ir +1 un -1) vai kā elementa valence (piemēram, savienojumos CH 4, CH 3 OH, HCOOH, CO 2 , oglekļa valence ir 4, un oksidācijas pakāpes ir attiecīgi -4, -2, + 2, +4). Valences un oksidācijas pakāpes skaitliskās vērtības var sakrist absolūtā vērtībā tikai tad, ja veidojas savienojumi ar jonu struktūru.
Nosakot oksidācijas pakāpi, tiek izmantoti šādi noteikumi:
Elementu atomiem, kas atrodas brīvā stāvoklī vai vienkāršu vielu molekulu formā, oksidācijas pakāpe ir vienāda ar nulli, piemēram, Fe, Cu, H 2, N 2 utt.
Monatomiskā jona formā esošā elementa oksidācijas pakāpe savienojumā ar jonu struktūru ir vienāds ar šī jona lādiņu,
1 -1 +2 -2 +3 -1
piemēram, NaCl, Cu S, AlF 3 .
Ūdeņradim lielākajā daļā savienojumu oksidācijas pakāpe ir +1, izņemot metālu hidrīdus (NaH, LiH), kuros ūdeņraža oksidācijas pakāpe ir -1.
Visbiežāk savienojumos skābekļa oksidācijas pakāpe ir -2, izņemot peroksīdus (Na 2 O 2, H 2 O 2), kuros skābekļa oksidācijas pakāpe ir -1 un F 2 O, kuros skābekļa oksidācijas pakāpe ir +2.
Elementiem ar mainīgu oksidācijas pakāpi tā vērtību var aprēķināt, zinot savienojuma formulu un ņemot vērā, ka neitrālā molekulā visu elementu oksidācijas pakāpju algebriskā summa ir nulle. Kompleksā jona šī summa ir vienāda ar jona lādiņu. Piemēram, hlora atoma oksidācijas pakāpe HClO 4 molekulā, kas aprēķināta no molekulas kopējā lādiņa = 0, kur x ir hlora atoma oksidācijas pakāpe), ir +7. Sēra atoma oksidācijas pakāpe jonā (SO 4) 2- [x + 4 (-2) \u003d -2] ir +6.
Vielu redoksīpašības
Jebkura redoksreakcija sastāv no oksidācijas un reducēšanas procesiem. Oksidācija - ir elektronu ziedošanas process, ko veic reaģenta atoms, jons vai molekula. Vielas, kas dod to elektroni reakcijas laikā un tiek oksidēti tajā pašā laikā, tos sauc reducējošie līdzekļi.
Atgūšana ir process, kurā atoms pieņem elektronus, reaģenta jons vai molekula.
Vielas, kas pieņem elektronus un tiek reducētas procesā, sauc par oksidētājiem.
Oksidācijas-reducēšanas reakcijas vienmēr notiek kā viens process, ko sauc redoksreakcija. Piemēram, metāliskā cinka mijiedarbībā ar vara joniem reducētājs(Zn) ziedo savus elektronus oksidētājs– vara joni (Cu 2+):
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu
Varš izdalās uz cinka virsmas, un cinka joni nonāk šķīdumā.
Elementu redoksīpašības ir saistītas ar to atomu struktūru, un tās nosaka pozīcija D.I. periodiskajā sistēmā. Mendeļejevs. Elementa reducējošās spējas ir saistītas ar valences elektronu vājo saiti ar kodolu. Metāla atomi, kas ārējā enerģijas līmenī satur nelielu skaitu elektronu, ir pakļauti to atgriešanai, t.i. viegli oksidējas, spēlējot reducētāju lomu. Spēcīgākie reducētāji ir visaktīvākie metāli.
Elementu redoksaktivitātes kritērijs var būt to vērtība relatīvā elektronegativitāte: jo augstāks tas ir, jo izteiktāka ir elementa oksidēšanas spēja, un jo zemāka, jo izteiktāka ir tā reducējošā aktivitāte. Nemetālu atomiem (piemēram, F, O) ir augsta elektronu afinitāte un relatīvā elektronegativitāte, tie viegli pieņem elektronus, t.i. ir oksidētāji.
Elementa redoksīpašības ir atkarīgas no tā oksidācijas pakāpes. Tam pašam elementam ir zemāki, augstāki un vidējie oksidācijas stāvokļi.
Kā piemēru apsveriet sēru S un tā savienojumus H 2 S, SO 2 un SO 3. Saistība starp sēra atoma elektronisko struktūru un tā redoksīpašībām šajos savienojumos ir skaidri parādīta 1. tabulā.
H 2 S molekulā sēra atomam ir stabila ārējā enerģijas līmeņa 3s 2 3p 6 okteta konfigurācija un tāpēc vairs nevar pievienot elektronus, bet var tos atdot.
Atomu stāvokli, kurā tas vairs nevar pieņemt elektronus, sauc par zemāko oksidācijas stāvokli.
Zemākajā oksidācijas pakāpē atoms zaudē savu oksidēšanas spēju un var būt tikai reducētājs.
1. tabula.
|
Vielas formula |
Elektroniskā formula |
redox īpašības |
|
|
|
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 |
|
|
|
|
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 |
oksidētājs |
reducētājs |
|
|
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p o |
oksidētājs |
|
|
|
1s 2 2s 2 2p 6 3s vai 3p 0 |
oksidētājs |
|
–2
;
- 6
;
- 8
reducētājs
+
2
–4
;
-
6
+
4 
;
+
6
-2
reducētājs
+
2
;
+ 6
;
+
8
SO 3 molekulā visi sēra atoma ārējie elektroni ir pārvietoti uz skābekļa atomiem. Tāpēc šajā gadījumā sēra atoms var pieņemt tikai elektronus, kuriem piemīt oksidējošas īpašības.
Atoma stāvokli, kurā tas ir nodevis visus savus valences elektronus, sauc par augstāko oksidācijas pakāpi. Atoms visaugstākajā oksidācijas pakāpē var būt tikai oksidētājs.
SO 2 molekulā un elementārajā sērā S sēra atoms atrodas vidējie oksidācijas stāvokļi, t.i., kam ir valences elektroni, atoms var tos atdot, bet bez pabeigta R - apakšlīmenī un var pieņemt elektronus pirms tā pabeigšanas.
Elementa atomam, kuram ir vidējs oksidācijas stāvoklis, var būt gan oksidējošas, gan reducējošas īpašības, ko nosaka tā loma konkrētā reakcijā.
Tā, piemēram, sulfīta anjona SO loma 
atšķiras šādās reakcijās:
5Na 2 SO 3 + 2 KMnO 4 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O (1)
H 2 SO 3 + 2 H 2 S 3 S + 3 H 2 O (2)
Reakcijā (1) sulfīta anjons SO 
spēcīga oksidētāja klātbūtnē KMnO 4 spēlē reducētāja lomu; reakcijā (2) sulfīta anjons SO 
- oksidētājs, jo H 2 S var būt tikai reducējošas īpašības.
Tādējādi starp sarežģītām vielām reducējošie līdzekļi var būt:
1. Vienkāršas vielas, kuru atomiem ir zema jonizācijas enerģija un elektronegativitāte (jo īpaši metāli).
2. Sarežģītas vielas, kas satur atomus zemākā oksidācijas pakāpē:
H Cl,H2 S,N H3
Na 2 S O 3 , Fe Cl2, sn(NO 3) 2 .
Oksidētāji var būt:
1. Vienkāršas vielas, kuru atomiem ir augstas elektronu afinitātes un elektronegativitātes vērtības - nemetāli.
2. Sarežģītas vielas, kas satur atomus augstākā oksidācijas pakāpē: +7 +6 +7
K Mn O 4 , K 2 Kr 2 O 7, HClO 4.
3. Sarežģītas vielas, kas satur atomus vidējā oksidācijas pakāpē:
Na 2 S O 3 , Mn O 2 , Mn SO4.
Ir divu veidu ķīmiskās reakcijas:
A Reakcijas, kurās nemainās elementu oksidācijas pakāpe:
Papildinājuma reakcijas
SO 2 + Na 2 O \u003d Na 2 SO 3
Sadalīšanās reakcijas
Cu(OH)2 \u003d CuO + H2O
Apmaiņas reakcijas
AgNO 3 + KCl = AgCl + KNO 3
NaOH + HNO 3 \u003d NaNO 3 + H 2 O
B Reakcijas, kurās mainās to elementu atomu oksidācijas pakāpe, kas veido reaģējošos savienojumus, un elektronu pārnešana no viena savienojuma uz citu:
2Mg 0 + O 2 0 \u003d 2Mg + 2 O -2
2KI -1 + Cl 2 0 = 2KCl -1 + I 2 0
Mn +4 O 2 + 4HCl -1 \u003d Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 + 2H 2 O
Šādas reakcijas sauc par redoksreakcijām.
Oksidācijas stāvoklis ir nosacīts atoma lādiņš molekulā, ko aprēķina, pieņemot, ka molekula sastāv no joniem un parasti ir elektriski neitrāla.
Visvairāk elektronegatīvajiem elementiem savienojumā ir negatīvi oksidācijas stāvokļi, savukārt elementu atomi ar mazāku elektronegativitāti ir pozitīvi.
Oksidācijas pakāpe ir formāls jēdziens; dažos gadījumos oksidācijas pakāpe nesakrīt ar valenci.
piemēram:
N2H4 (hidrazīns)
slāpekļa oksidācijas pakāpe - -2; slāpekļa valence - 3.
Oksidācijas pakāpes aprēķins
Lai aprēķinātu elementa oksidācijas pakāpi, jāņem vērā šādi noteikumi:
1. Atomu oksidācijas pakāpes vienkāršās vielās ir vienādas ar nulli (Na 0; H 2 0).
2. Visu molekulu veidojošo atomu oksidācijas pakāpju algebriskā summa vienmēr ir nulle, un kompleksā jona šī summa ir vienāda ar jona lādiņu.
3. Sārmu metālu (+1), sārmzemju metālu (+2), fluora atomiem ir nemainīga oksidācijas pakāpe savienojumos ar citu elementu atomiem.
(-1), ūdeņradis (+1) (izņemot metālu hidrīdus Na + H -, Ca 2+ H 2 - un citus, kur ūdeņraža oksidācijas pakāpe ir -1), skābeklis (-2) (izņemot F 2 - 1 O + 2 un –O–O– grupu saturoši peroksīdi, kuros skābekļa oksidācijas pakāpe ir –1).
4. Elementiem pozitīvais oksidācijas stāvoklis nedrīkst pārsniegt vērtību, kas vienāda ar periodiskās sistēmas grupas numuru.
Piemēri:
V 2 +5 O 5 -2; Na2+1B4+3O7-2; K +1 Cl +7 O 4 -2; N-3 H3+1; K 2 +1 H +1 P +5 O 4 -2; Na 2 +1 Cr 2 +6 O 7 -2
Oksidācija, reducēšana
Redoksreakcijās elektroni tiek pārnesti no viena atoma, molekulas vai jona uz otru. Elektronu ziedošanas process ir oksidēšanās. Oksidējot, oksidācijas stāvoklis palielinās:
H 2 0 - 2ē \u003d 2H + + 1 / 2O 2
S -2 - 2ē \u003d S 0
Al 0 - 3ē \u003d Al +3
Fe +2 - ē = Fe +3
2Br - - 2ē = Br 2 0
Elektronu pievienošanas process - reducēšana: Reducējot samazinās oksidācijas pakāpe.
Mn +4 + 2ē = Mn +2
S 0 + 2ē \u003d S -2
Cr +6 +3ē = Cr +3
Cl 2 0 +2ē \u003d 2Cl -
O 2 0 + 4ē \u003d 2O -2
Atomi, molekulas vai joni, kas šajā reakcijā iegūst elektronus, ir oksidētāji, un tie, kas nodod elektronus, ir reducētāji.
Reakcijas laikā oksidētājs tiek reducēts, savukārt reducētājs tiek oksidēts.
Vielas redoksīpašības un to veidojošo atomu oksidācijas pakāpe
Savienojumi, kas satur elementu atomus ar maksimālo oksidācijas pakāpi, var būt tikai oksidētāji šo atomu dēļ, jo viņi jau ir atdevuši visus savus valences elektronus un spēj pieņemt tikai elektronus. Elementa atoma maksimālais oksidācijas līmenis ir vienāds ar tās grupas skaitu periodiskajā tabulā, kurai elements pieder. Savienojumi, kas satur elementu atomus ar minimālu oksidācijas pakāpi, var kalpot tikai par reducētājiem, jo tie spēj nodot tikai elektronus, jo šādu atomu ārējo enerģijas līmeni papildina astoņi elektroni. Minimālais oksidācijas pakāpe metālu atomiem ir 0, nemetāliem - (n–8) (kur n ir grupas numurs periodiskajā sistēmā). Savienojumi, kas satur elementu atomus ar vidēju oksidācijas pakāpi, var būt gan oksidētāji, gan reducētāji atkarībā no partnera, ar kuru tie mijiedarbojas, un no reakcijas apstākļiem.
Svarīgākie reducētāji un oksidētāji
Restauratori
Oglekļa monoksīds (II) (CO).
Sērūdeņradis (H 2 S);
sēra oksīds (IV) (SO 2);
sērskābe H 2 SO 3 un tās sāļi.
Halogēnskābes un to sāļi.
Metālu katjoni zemākos oksidācijas pakāpēs: SnCl 2, FeCl 2, MnSO 4, Cr 2 (SO4) 3.
slāpekļskābe HNO 2 ;
amonjaks NH3;
hidrazīns NH 2 NH 2;
slāpekļa oksīds (II) (NO).
katods elektrolīzē.
Oksidētāji
Halogēni.
Kālija permanganāts (KMnO 4);
kālija manganāts (K 2 MnO 4);
mangāna (IV) oksīds (MnO 2).
Kālija dihromāts (K 2 Cr 2 O 7);
kālija hromāts (K 2 CrO 4).
Slāpekļskābe (HNO 3).
Sērskābe (H 2 SO 4) konc.
Vara(II) oksīds (CuO);
svina(IV) oksīds (PbO 2);
sudraba oksīds (Ag 2 O);
ūdeņraža peroksīds (H 2 O 2).
Dzelzs(III) hlorīds (FeCl 3).
Bertoleta sāls (KClO 3).
Anods elektrolīzē.
Atkarībā no oksidācijas pakāpes izmaiņām visas ķīmiskās reakcijas var iedalīt divos veidos:
I. Reakcijas, kas notiek, nemainot reaģentus veidojošo elementu oksidācijas pakāpi. Šādas reakcijas sauc par jonu apmaiņas reakcijām.
Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.
II. Reakcijas, kas rodas, mainoties elementu oksidācijas pakāpei,
iekļauti reaģentos. Šādas reakcijas sauc par redoksreakcijām.
5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5 NaNO 3 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.
Oksidācijas stāvoklis(oksidācija) - elementu atomu stāvokļa raksturojums molekulas sastāvā. Tas raksturo nevienmērīgo elektronu sadalījumu starp elementu atomiem un atbilst lādiņam, ko elementa atoms iegūtu, ja visi tā ķīmisko saišu kopīgie elektronu pāri novirzītos uz kādu elektronnegatīvāku elementu. Atkarībā no elementu relatīvās elektronegativitātes, kas veido saiti, elektronu pāri var pārvietot uz vienu no atomiem vai simetriski novietot attiecībā pret atomu kodoliem. Tāpēc elementu oksidācijas pakāpe var būt negatīva, pozitīva vai nulle.
Elementiem, kuru atomi pieņem elektronus no citiem atomiem, ir negatīvs oksidācijas stāvoklis. Elementiem, kuru atomi nodod savus elektronus citiem atomiem, ir pozitīvs oksidācijas stāvoklis. Vienkāršu vielu molekulās atomiem ir nulles oksidācijas pakāpe, kā arī tad, ja viela atrodas atomu stāvoklī.
Oksidācijas stāvoklis tiek apzīmēts ar +1, +2.
Jonu lādiņš 1+, 2+.
Elementa oksidācijas pakāpi savienojumā nosaka noteikumi:
1. Elementa oksidācijas pakāpe vienkāršās vielās ir nulle.
2. Dažiem elementiem gandrīz visos to savienojumos ir nemainīgs oksidācijas stāvoklis. Šie elementi ietver:
Tam ir oksidācijas pakāpe +1 (izņemot metālu hidrīdus).
O oksidācijas pakāpe ir -2 (izņemot fluorīdus).
3. D.I.Mendeļejeva elementu periodiskās tabulas galveno apakšgrupu I, II un III grupas elementiem ir nemainīgs oksidācijas stāvoklis, kas vienāds ar grupas numuru.
Elementi Na, Ba, Al: oksidācijas pakāpe attiecīgi +1, +2, +3.
4. Elementiem, kuriem ir mainīgs oksidācijas līmenis, pastāv augstāka un zemāka oksidācijas pakāpes jēdziens.
Elementa augstākais oksidācijas līmenis ir vienāds ar D.I.Mendeļejeva elementu periodiskās tabulas grupas numuru, kurā elements atrodas.
Elementi N, Cl: augstākā oksidācijas pakāpe ir attiecīgi +5, +7.
Elementa zemākais oksidācijas līmenis ir vienāds ar D.I.Mendeļejeva elementu periodiskās tabulas grupas numuru, kurā elements atrodas mīnus astoņi.
Elementi N, Cl: zemākais oksidācijas pakāpe ir attiecīgi -3, -1.
5. Viena elementa jonos elementa oksidācijas pakāpe ir vienāda ar jona lādiņu.
Fe 3+ - oksidācijas pakāpe ir +3; S 2- - oksidācijas pakāpe ir -2.
6. Visu molekulas elementu atomu oksidācijas pakāpju summa ir nulle.
KNO 3; (+1) + X+ 3 (-2) = 0; X = +5. Slāpekļa oksidācijas pakāpe ir +5.
7. Visu jonu elementu atomu oksidācijas pakāpju summa ir vienāda ar jona lādiņu.
SO 4 2-; X+4 (-2) = -2; X= +6. Sēra oksidācijas pakāpe ir +6.
8. Savienojumos, kas sastāv no diviem elementiem, elementam, kas rakstīts labajā pusē, vienmēr ir viszemākais oksidācijas līmenis.
Reakcijas, kurās mainās elementu oksidācijas pakāpe, sauc par redoksreakcijām /ORD/. Šīs reakcijas sastāv no oksidācijas un reducēšanas procesiem.
Oksidācija Tiek saukts elektronu ziedošanas process ar elementu, kas ir daļa no atoma, molekulas vai jona.
Al 0 - 3e \u003d Al 3+
H2-2e \u003d 2H+
Fe 2+ - e \u003d Fe 3+
2Cl - - 2e \u003d Cl 2
Oksidējot, elementa oksidācijas pakāpe palielinās. Vielu (atomu, molekulu vai jonu), kas satur elementu, kas nodod elektronus, sauc par reducētāju. Al, H 2 , Fe 2+ , Cl - - reducējoši līdzekļi. Reducētājs tiek oksidēts.
Atveseļošanās Tiek saukts elektronu pievienošanas process elementam, kas ir daļa no atoma, molekulas vai jona.
Cl 2 + 2e \u003d 2Cl -
Fe 3+ + e \u003d Fe 2+
Samazinot, elementa oksidācijas pakāpe samazinās. Vielu (atomu, molekulu vai jonu), kas satur elementu, kas pieņem elektronus, sauc par oksidētāju. S, Fe 3+, Cl 2 ir oksidētāji. Oksidētājs tiek atjaunots.
Kopējais elektronu skaits sistēmā ķīmiskās reakcijas laikā nemainās. Reducētāja ziedoto elektronu skaits ir vienāds ar oksidētāja pievienoto elektronu skaitu.
Redoksreakcijas (ORR) vienādojuma sastādīšanai šķīdumos tiek izmantota jonu-elektroniskā metode (pusreakcijas metode).
OVR var rasties skābā, neitrālā vai sārmainā vidē. Reakciju vienādojumos ir ņemta vērā iespējamā ūdens molekulu (HOH) un šķīdumā esošo molekulu līdzdalība atkarībā no vides veida, H + vai OH - jonu pārpalikums:
skābā vidē - HOH un H + joni;
neitrālā vidē - tikai HOH;
sārmainā vidē - HOH un OH - joni.
Sastādot OVR vienādojumus, ir jāievēro noteikta secība:
1. Uzrakstiet reakcijas shēmu.
2. Noteikt elementus, kuri ir mainījuši oksidācijas pakāpi.
3. Uzrakstiet diagrammu īsā jonu molekulārā formā: spēcīgi elektrolīti jonu veidā, vāji elektrolīti molekulu formā.
4. Sastādiet vienādojumus oksidācijas un reducēšanas procesiem (pusreakciju vienādojums). Lai to izdarītu, pierakstiet elementus, kas maina oksidācijas pakāpi reālu daļiņu veidā (joni, atomi, molekulas) un izlīdziniet katra elementa skaitu pusreakcijas kreisajā un labajā daļā.
Piezīme:
Ja sākotnējā viela satur mazāk skābekļa atomu nekā produkti (P PO 4 3-), tad skābekļa trūkumu nodrošina vide.
Ja sākotnējā viela satur vairāk skābekļa atomu nekā produkti (SO 4 2-SO 2), tad atbrīvoto skābekli saista vide.
5. Izlīdziniet vienādojumu kreiso un labo daļu ar lādiņu skaitu. Lai to izdarītu, pievienojiet vai atņemiet nepieciešamo elektronu skaitu.
6. Izvēlieties oksidācijas un reducēšanas pusreakciju faktorus tā, lai elektronu skaits oksidācijas laikā būtu vienāds ar elektronu skaitu reducēšanas laikā.
7. Apkopojiet oksidēšanās un reducēšanas pusreakcijas, ņemot vērā atrastos faktorus.
8. Pierakstiet iegūto jonu-molekulāro vienādojumu molekulārā formā.
9. Veikt skābekļa pārbaudi.
Ir trīs veidu redoksreakcijas:
a) Starpmolekulāras - reakcijas, kurās mainās oksidācijas pakāpe elementiem, kas veido dažādas molekulas.
2KMnO4 + 5NaNO 2 + 3H 2 SO 4 2 MnSO 4 + 5 NaNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
b) Intramolekulāras - reakcijas, kurās mainās oksidācijas pakāpe elementiem, kas veido vienu molekulu.
