Bunlar, reaksiyona giren maddeleri oluşturan elementlerin atomlarının oksidasyon durumunu değiştirirken, reaksiyona giren maddelerin elektron alışverişinde bulunduğu reaksiyonları içerir.

Örneğin:

Zn + 2H + → Zn 2+ + H 2,

FeS 2 + 8HNO 3 (kons) = Fe (NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,

Ezici çoğunluk kimyasal reaksiyonlar redoksturlar, son derece önemli bir rol oynarlar.

Oksidasyon, bir atom, molekül veya iyondan elektron verme işlemidir.

Bir atom elektronlarını bağışlarsa, pozitif bir yük kazanır:

Örneğin:

Al - 3e - = Al 3+

H 2 - 2e - = 2H +

Oksidasyon oksidasyon durumunu arttırır.

Negatif yüklü bir iyon (yük -1), örneğin Cl -, 1 elektron verirse, nötr bir atom olur:

2Cl - - 2e - = Cl 2

Pozitif yüklü bir iyon veya atom elektron verirse, pozitif yükünün değeri, bağışlanan elektron sayısına göre artar:

Fe 2+ - e - = Fe 3+

İndirgeme, elektronları bir atoma, moleküle veya iyona bağlama işlemidir.

Bir atom elektronları bağlarsa, negatif yüklü bir iyona dönüşür:

Örneğin:

Cl 2 + 2- = 2Cl -

S + 2e - = S 2-

Pozitif yüklü bir iyon elektronları kabul ederse, yükünün değeri azalır:

Fe 3+ + e- = Fe 2+

veya nötr bir atoma gidebilir:

Fe 2+ + 2e- = Fe 0

Oksitleyici bir ajan, elektronları kabul eden bir atom, molekül veya iyondur. İndirgeyici ajan, elektron veren bir atom, molekül veya iyondur.

Reaksiyon sırasında oksitleyici ajan indirgenir, indirgeyici ajan oksitlenir.

Oksidasyona her zaman redüksiyon eşlik eder ve tam tersi, redüksiyon her zaman denklemlerle ifade edilebilen oksidasyon ile ilişkilidir:

İndirgeyici ajan - e - ↔ Oksitleyici ajan

Oksidan + e - ↔ İndirgeyici ajan

Bu nedenle, redoks reaksiyonları iki zıt sürecin birliğidir - oksidasyon ve indirgeme

En önemli indirgeyici ve oksitleyici ajanlar

indirgeyici maddeler

oksidanlar

Metaller, hidrojen, kömür Karbon monoksit (II) CO Hidrojen sülfür H 2 S, kükürt oksit (IV) SO 2, kükürtlü asit H2SO3 ve tuzları Hidroiyodik asit HI, hidrobromik asit HBr, hidroklorik asit HCl Kalay (II) klorür SnCl 2, demir (II) sülfat FeS04, manganez (II) sülfat MnS04, krom (III) sülfat Cr 2 (SO 4) 3 Nitröz asit HNO 2, amonyak NH 3, hidrazin N 2 H 4, nitrik oksit (II) NO Fosforlu asit H 3 PO 3 Aldehitler, alkoller, formik ve oksalik asitler, glikoz elektroliz katot

halojenler Potasyum permanganat KMnO 4, potasyum manganat K 2 MnO 4, manganez (IV) oksit MnO 2 Potasyum dikromat K 2 Cr 2 O 7, potasyum kromat K 2 CrO 4 Nitrik asit HNO 3 Oksijen O 2, ozon O 3, hidrojen peroksit Н 2 О 2 Sülfürik asit H 2 SO 4 (kons.), Selenik asit H 2 SeO 4 Bakır (II) oksit CuO, gümüş (I) oksit Ag 2 O, kurşun (IV) oksit PbO 2 Soy metallerin iyonları (Ag +, Au 3+, vb.) Demir (III) klorür FeCl 3 Hipokloritler, kloratlar ve perkloratlar Tsarskaya votkası, konsantre nitrik ve hidroflorik asitlerin bir karışımı elektroliz anot

Elektronik denge yöntemi.

ORR'yi eşitlemek için, şimdilik birini ele alacağımız birkaç yöntem kullanılır - elektronik denge yöntemi.

Alüminyum ve oksijen arasındaki reaksiyonun denklemini yazalım:

Al + O 2 = Al 2 O 3

Bu denklemin basitliğine aldanmayın. Görevimiz, gelecekte çok daha karmaşık reaksiyonları eşitlemenize izin verecek bir yöntem bulmaktır.

Peki Elektronik Denge Yöntemi nedir? Denge eşitliktir. Bu nedenle, bu reaksiyonda bir elementin verdiği ve diğer elementin aldığı elektron sayısı aynı yapılmalıdır. Başlangıçta, bu sayı farklı görünüyor, bu da aşağıdakilerden görülebiliyor. farklı dereceler alüminyum ve oksijenin oksidasyonu:

Al 0 + O 2 0 = Al 2 +3 O 3 -2

Alüminyum elektron verir (pozitif bir oksidasyon durumu kazanır) ve oksijen elektronları kabul eder (negatif bir oksidasyon durumu alır). +3 oksidasyon durumunu elde etmek için alüminyum atomunun 3 elektron vermesi gerekir. Bir oksijen molekülü, oksidasyon durumu -2 olan oksijen atomlarına dönüşmek için 4 elektron kabul etmelidir:

Al 0 - 3e- = Al +3

O 2 0 + 4e- = 2O -2

Verilen ve alınan elektron sayısını eşitlemek için ilk denklem 4 ile, ikinci denklem 3 ile çarpılmalıdır. Bunu yapmak için verilen ve alınan elektron sayılarını şekilde gösterildiği gibi üst ve alt satırlara kaydırmak yeterlidir. yukarıdaki diyagram.

Şimdi denklemde indirgeyici ajanın (Al) önüne bulduğumuz 4 katsayısını ve oksitleyici ajanın (O 2) önüne bulduğumuz 3 katsayısını koyarsak, verilen ve alınan elektronların sayısı eşitlenir ve 12'ye eşit olur. Elektronik denge sağlanmıştır. Al 2 O 3 reaksiyon ürününden önce 2 faktörünün gerekli olduğu görülebilir. Şimdi redoks reaksiyonunun denklemi şuna eşittir:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

Elektronik denge yönteminin tüm avantajları, alüminyumun oksijen ile oksidasyonundan daha karmaşık durumlarda kendini gösterir.

Örneğin, iyi bilinen "potasyum permanganat" - potasyum permanganat KMnO 4 - oksidasyon durumundaki Mn atomu nedeniyle güçlü bir oksitleyici ajandır +7. Klor anyonu Cl bile ona bir elektron vererek bir klor atomuna dönüşür. Bazen laboratuvarda klor gazı üretmek için kullanılır:

K + Mn +7 O 4 -2 + K + Cl - + H 2 SO 4 = Cl 2 0 + Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Bir elektronik denge şeması çizelim:

Mn +7 + 5e- = Mn +2

2Cl - - 2e- = Cl 2 0

İki ve beş, diğer tüm katsayıları bulmak kolay olduğu için denklemin ana katsayılarıdır. Cl 2'den önce, 5 faktörü (veya KCl'nin önüne 2 × 5 = 10) ve KMnO 4'ten önce - 2 faktörü koymalısınız. Diğer tüm faktörler bu iki faktöre bağlıdır. Basit sayıların numaralandırılmasından çok daha kolaydır.

2 KMnO 4 + 10KCl + 8H 2 SO 4 = 5 Cl 2 + 2MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O

K atomu sayısını (solda 12 atom) eşitlemek için denklemin sağ tarafındaki K2SO4'ün önüne bir 6 faktörü koymanız gerekir.Son olarak oksijen ve hidrojeni eşitlemek için koymak yeterlidir. H 2 SO 4 ve H 2 O önünde 8 çarpanı. Denklemi son haliyle elde ettik.

Gördüğümüz gibi elektronik denge yöntemi, redoks reaksiyonlarının denklemlerinde olağan katsayı seçimini dışlamaz, ancak böyle bir seçimi önemli ölçüde kolaylaştırabilir.

Bakırın bir paladyum (II) nitrat çözeltisi ile reaksiyonu için denklemin hazırlanması. Reaksiyonun ilk ve son maddelerinin formüllerini yazalım ve oksidasyon durumlarındaki değişiklikleri gösterelim:

buradan bir indirgeyici madde ve bir oksitleyici madde için katsayıların 1'e eşit olduğu sonucu çıkar. Nihai reaksiyon denklemi:

Cu + Pd (NO 3) 2 = Cu (NO 3) 2 + Pd

Görülebileceği gibi, elektronlar genel reaksiyon denkleminde görünmez.

Oluşturulan denklemin doğruluğunu kontrol etmek için, her bir elementin sağ ve sol tarafındaki atom sayısını sayarız. Örneğin, sağ tarafta 6 oksijen atomu var, sol tarafta da 6 atom var; paladyum 1 ve 1; bakır da 1 ve 1'dir. Bu, denklemin doğru bir şekilde oluşturulduğu anlamına gelir.

Bu denklemi iyonik biçimde yeniden yazıyoruz:

Cu + Pd 2+ + 2NO 3 - = Cu 2+ + 2NO 3 - + Pd

Ve aynı iyonları indirgedikten sonra,

Cu + Pd 2+ = Cu 2+ + Pd

Manganez (IV) oksidin konsantre hidroklorik asit ile etkileşimi için reaksiyon denkleminin formülasyonu

(laboratuvardaki bu reaksiyon yardımıyla klor elde edilir).

Reaksiyonun ilk ve son maddelerinin formüllerini yazalım:

НCl + МnО 2 → Cl 2 + MnСl 2 + Н 2 О

Reaksiyondan önce ve sonra atomların oksidasyon durumlarındaki değişimi gösterelim:

Klor ve manganez atomlarının oksidasyon durumları değiştiği için bu reaksiyon redokstur. НCl bir indirgeyici ajandır, MnО 2 bir oksitleyici ajandır. Elektronik denklemler oluşturuyoruz:

ve indirgeyici madde ve oksitleyici madde için katsayıları bulun. Sırasıyla 2 ve 1'e eşittirler. 2 katsayısı (1 değil) ayarlanır çünkü oksidasyon durumu -1 olan 2 klor atomu 2 elektron verir. Bu katsayı elektronik denklemde zaten var:

2HCl + MnO 2 → Cl 2 + MnCl 2 + Н 2 О

Diğer reaktanların katsayılarını buluyoruz. 2 mol HCl için 1 mol MnO2 olduğu elektronik denklemlerden görülebilir. Ancak ortaya çıkan çift yüklü mangan iyonunu bağlamak için 2 mol daha asit gerektiğine göre, indirgeyici maddenin önüne 4 faktör konulmalıdır, o zaman su 2 mol olacaktır. son denklem

4НCl + МnО 2 = Cl 2 + MnСl 2 + 2Н 2 О

Bir denklemin yazılışını kontrol etmek, bir elementin atom sayısını saymakla sınırlandırılabilir, örneğin klor: 4 solda ve 2 + 2 = 4 sağda.

Elektronik denge yöntemi, reaksiyon denklemlerini moleküler formda gösterdiğinden, derleme ve doğrulamadan sonra iyonik formda yazılmalıdır.

Bu denklemi iyonik biçimde yeniden yazalım:

4Н + + 4Сl - + МnО 2 = Сl 2 + Мn 2 + + 2Сl - + 2Н 2 О

ve denklemin her iki tarafındaki özdeş iyonları iptal ettikten sonra,

4Н + + 2Сl - + МnО 2 = Сl 2 + Мn 2 + + 2Н 2 О

Hidrojen sülfürün asitleştirilmiş bir potasyum permanganat çözeltisi ile etkileşimi için reaksiyon denkleminin formülasyonu.

Reaksiyon şemasını yazalım - başlangıç ​​ve elde edilen maddelerin formülleri:

Н 2 S + КМnO 4 + Н 2 SO 4 → S + МnSО 4 + К 2 SO 4 + Н 2 О

Ardından, reaksiyondan önce ve sonra atomların oksidasyon durumlarındaki değişimi gösteririz:

Kükürt ve manganez atomlarının oksidasyon durumları değişir (H2S bir indirgeyici ajandır, KMnO 4 bir oksitleyici ajandır). Elektronik denklemler oluşturuyoruz, yani. elektronların geri tepme ve bağlanma süreçlerini tasvir ediyoruz:

Ve son olarak, oksitleyici ajan ve indirgeyici ajan için ve sonra diğer reaktanlar için katsayıları buluyoruz. Elektronik denklemlerden, 5 mol Н 2 S ve 2 mol КМnО 4 almanın gerekli olduğu görülebilir, ardından 5 mol S atomu ve 2 mol МnSО 4 elde ederiz. Ayrıca denklemin sol ve sağ tarafındaki atomları karşılaştırarak 1 mol K 2 SO 4 ve 8 mol su da oluştuğunu buluyoruz. Son reaksiyon denklemi

5H 2 S + 2КМnО 4 + ЗН 2 SO 4 = 5S + 2МnSО 4 + К 2 SO 4 + 8Н 2 О

Denklemin yazılmasının doğruluğu, örneğin oksijen gibi bir elementin atomlarının sayılmasıyla onaylanır; sol tarafta 2 4 + 3 4 = 20 ve sağ tarafta 2 4 + 4 + 8 = 20.

Denklemi iyonik biçimde yeniden yazıyoruz:

5H 2S + 2MnO 4 - + 6H + = 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O

Doğru yazılmış bir reaksiyon denkleminin, maddelerin kütlesinin korunumu yasasının bir ifadesi olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, başlangıç ​​malzemeleri ve reaksiyon ürünlerindeki aynı atomların sayısı aynı olmalıdır. Masraflar da korunmalıdır. Başlangıç ​​malzemelerinin yüklerinin toplamı her zaman reaksiyon ürünlerinin yüklerinin toplamına eşit olmalıdır.

Elektron-iyon denge yöntemi, elektronik denge yönteminden daha evrenseldir ve özellikle katılım ile birçok redoks reaksiyonunda katsayı seçiminde tartışılmaz bir avantaja sahiptir. organik bileşikler, oksidasyon durumlarını belirleme prosedürü bile çok karmaşıktır.

GEN sınıflandırması

Üç ana redoks reaksiyonu türü vardır:

1) Moleküller arası oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları
(oksitleyici ajan ve indirgeyici ajan farklı maddeler olduğunda);

2) Orantısızlık reaksiyonları
(aynı madde bir oksitleyici madde ve bir indirgeyici madde olarak işlev görebildiği zaman);

3) Molekül içi oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları
(molekülün bir kısmı oksitleyici ajan, diğeri ise indirgeyici ajan olarak hareket ettiğinde).>

Üç tür reaksiyon örneğini ele alalım.

1. Moleküller arası yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri, bu paragrafta daha önce ele aldığımız tüm tepkimelerdir.
biraz daha düşünün zor durum, oksitleyici ajanın tamamı reaksiyonda tüketilemediğinde, bir kısmı normal redoks olmayan değişim reaksiyonuna katıldığından:

Cu 0 + H + N +5 O 3 -2 = Cu +2 (N +5 O 3 -2) 2 + N +2 O -2 + H 2 O

NO3 parçacıklarının bir kısmı - reaksiyona oksitleyici bir ajan olarak katılır, nitrojen oksit NO verir ve NO3 iyonlarının bir kısmı - değişmeden bakır bileşiği Cu (NO 3) 2'ye girer. Elektronik bir terazi oluşturalım:

Cu 0 - 2e- = Cu +2

N +5 + 3e- = N +2

Bakır için bulunan 3 katsayısını Cu ve Cu (NO 3) 2'nin önüne koyalım. Ancak 2 katsayısı sadece NO'nun önüne konmalıdır, çünkü içindeki tüm nitrojen redoks reaksiyonuna katıldı. HNO 3'ün önüne 2 faktörü koymak yanlış olur, çünkü bu madde aynı zamanda oksidasyon-indirgemede yer almayan ve Cu (NO 3) 2 ürününün (NO 3 partikülleri) parçası olan nitrojen atomlarını da içerir. - burada bazen "iyon -gözlemci" olarak adlandırılır).

Geri kalan katsayılar, halihazırda bulunanlar kullanılarak zorluk çekmeden seçilir:

3 Cu + 8HNO 3 = 3 Cu (NO 3) 2 + 2 NO + 4H 2 O

2. Orantısızlaşma reaksiyonları, aynı maddenin molekülleri birbirini oksitleyip indirgeyebildiğinde meydana gelir. Bu, maddenin ara oksidasyon durumunda bazı elementlerin atomlarını içermesi durumunda mümkün olur.

Bu nedenle, oksidasyon durumu hem azalabilir hem de artabilir. Örneğin:

HN +3 O 2 = HN +5 O 3 + N +2 O + H 2 O

Bu reaksiyon, oksitleyici ve indirgeyici bir madde olarak HNO2 ve HNO2 arasındaki bir reaksiyon olarak düşünülebilir ve elektronik denge yöntemi uygulanabilir:

HN +3 O 2 + HN +3 O 2 = HN +5 O3 + N +2 O + H 2 O

N +3 - 2e- = N +5

N +3 + e- = N +2

Denklemi elde ederiz:

2HNO 2 + 1HNO 2 = 1 HNO 3 + 2 NO + H 2 O

Veya HNO 2 mollerini bir araya getirerek:

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

Molekül içi oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları, bir molekülde oksitleyici ve indirgeyici atomlar bitişik olduğunda meydana gelir. Isıtma üzerine Berthollet tuzu KClO3'ün ayrışmasını düşünün:

KCl +5 O 3 -2 = KCl - + O 2 0

Bu denklem aynı zamanda elektronik terazi gereksinimine de uygundur:

Cl +5 + 6e- = Cl -

2O -2 - 2e- = O 2 0

Burada zorluk ortaya çıkıyor - bulunan iki katsayıdan hangisi KClO3'ün önüne konacak - sonuçta bu molekül hem oksitleyici hem de indirgeyici bir madde içeriyor?

Bu gibi durumlarda bulunan katsayılar ürünlerin önüne yerleştirilir:

KClO3 = 2KCl + 3O2

Şimdi, KClO 3'ten önce 2 faktörünün konulması gerektiği açıktır.

2KClO3 = 2KCl + 3O2

Laboratuvarda oksijen elde etmek için ısıtıldığında berthollet tuzunun molekül içi ayrışma reaksiyonu kullanılır.

Yarım reaksiyon yöntemi

Adından da anlaşılacağı gibi, bu yöntem oksidasyon işlemi ve indirgeme işlemi için iyonik denklemlerin hazırlanmasına ve ardından bunların genel bir denklemde toplanmasına dayanmaktadır.
Örnek olarak, elektronik denge yöntemini açıklamak için kullanılan aynı reaksiyonun denklemini çizelim.
Hidrojen sülfür H2S, asitleştirilmiş bir potasyum permanganat KMnO 4 çözeltisinden geçirildiğinde, koyu kırmızı renk kaybolur ve çözelti bulanıklaşır.
Deneyimler, çözeltinin bulanıklığının elementel kükürt oluşumunun bir sonucu olarak meydana geldiğini göstermektedir, yani. sürecin seyri:

H 2 S → S + 2H +

Bu şema atom sayısı için eşitlenir. Yük sayısını eşitlemek için, devrenin sol tarafından iki elektron çıkarılmalıdır, bundan sonra ok eşittir işaretiyle değiştirilebilir:

H 2 S - 2e - = S + 2H +

Bu ilk yarı reaksiyondur - indirgeyici ajan Н 2 S'nin oksidasyon süreci.

Çözeltinin renginin değişmesi, MnO 4 - iyonunun (ahududu rengindedir) Mn 2+ iyonuna (neredeyse renksizdir ve sadece yüksek konsantrasyonda hafif pembe bir renge sahiptir) geçişiyle ilişkilidir. şema

MnO 4 - → Mn 2+

Asidik bir çözeltide, MnO 4 iyonlarının bir parçası olan oksijen, hidrojen iyonlarıyla birlikte nihayetinde suyu oluşturur. Bu nedenle geçiş sürecini şu şekilde yazıyoruz:

MnO 4 - + 8H + → Mn 2+ + 4H 2 O

Oku eşittir işaretiyle değiştirmek için yüklerin de eşitlenmesi gerekir. İlk maddeler yedi pozitif yüke (7+) ve son maddeler iki pozitif (2+) sahip olduğundan, yüklerin korunumu koşulunu yerine getirmek için devrenin sol tarafına beş elektron eklemek gerekir. :

MnO 4 - + 8H + + 5e - = Mn 2+ + 4H 2 O

Bu ikinci yarı reaksiyondur - oksitleyici ajanı, yani. permanganat iyonu

Oluşturmak için genel denklem reaksiyon, yarı reaksiyonların denklemleri, daha önce bağışlanan ve alınan elektron sayıları eşitlendikten sonra terim terim eklenmelidir. Bu durumda, en küçük katı bulma kurallarına göre, yarı reaksiyon denklemlerinin çarpıldığı karşılık gelen faktörler belirlenir. Kısaca, kayıt şu şekilde gerçekleştirilir:

Ve 10H + azaltarak, sonunda

5H 2S + 2MnO 4 - + 6H + = 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O

İyonik biçimde hazırlanan denklemin doğruluğunu kontrol ediyoruz: sol taraftaki oksijen atomlarının sayısı 8, sağ tarafta 8; şarj sayısı: sol tarafta (2 -) + (6+) = 4+, sağ tarafta 2 (2+) = 4+. Atomlar ve yükler eşit olduğundan denklem doğrudur.

Yarı reaksiyonlar yöntemi ile reaksiyon denklemi iyonik biçimde derlenir. Bundan moleküler formda bir denkleme geçmek için aşağıdaki gibi ilerleyeceğiz: iyonik denklemin sol tarafında, her anyon için karşılık gelen katyonu ve her katyon için bir anyon seçiyoruz. Sonra aynı sayıdaki aynı iyonları denklemin sağ tarafına yazıyoruz, ardından iyonları moleküller halinde birleştiriyoruz:

Böylece redoks tepkimelerinin denklemlerini yarı tepkime yöntemiyle oluşturmak elektronik denge yöntemiyle aynı sonucu verir.

Her iki yöntemi de karşılaştıralım. Yarı tepkime yönteminin elektronik denge yöntemine göre avantajı şudur. varsayımsal iyonları değil, gerçek olanları kullanır. Gerçekten de çözeltide iyon yoktur, ancak iyonlar vardır.

Yarı reaksiyon yöntemi ile atomların oksidasyon durumunu bilmenize gerek yoktur.

Anlamak için bireysel iyonik yarı reaksiyon denklemleri yazmak gereklidir. kimyasal süreçler bir galvanik hücrede ve elektroliz sırasında. Bu yöntemle, tüm süreçte aktif bir katılımcı olarak çevrenin rolü görünür hale gelir. Son olarak, yarı reaksiyon yöntemini kullanırken, elde edilen tüm maddeleri bilmenize gerek yoktur, türetildiğinde reaksiyon denkleminde görünürler. Bu nedenle, sulu çözeltilerde meydana gelen tüm redoks reaksiyonları için denklemler oluşturulurken yarı reaksiyonlar yöntemi tercih edilmeli ve uygulanmalıdır.

Birçok maddenin kimyada genellikle oksitleyici veya indirgeyici olarak adlandırılan özel özellikleri vardır.

Tek basina kimyasal maddeler oksitleyici ajanların, diğerleri - indirgeyici ajanların özelliklerini sergilerken, bazı bileşikler aynı anda her iki özelliği de sergileyebilir (örneğin, hidrojen peroksit Н 2 О 2).

Oksitleyici ajan ve indirgeyici ajan, oksidasyon ve indirgeme nedir?

Bir maddenin redoks özellikleri, atomlar, iyonlar veya moleküller tarafından elektron verme ve alma süreci ile ilişkilidir.

Oksitleyici bir ajan, bir reaksiyon sırasında elektronları alan, yani indirgenen bir maddedir; indirgeyici ajan - elektronlardan vazgeçer, yani oksitlenir. Elektronların bir maddeden diğerine transfer işlemlerine genellikle redoks reaksiyonları denir.

Maksimum oksidasyon durumuna sahip elementlerin atomlarını içeren bileşikler, yalnızca bu atomlardan dolayı oksitleyici ajan olabilirler, çünkü zaten tüm değerlik elektronlarından vazgeçmişler ve sadece elektronları kabul edebiliyorlar. Bir elementin atomunun maksimum oksidasyon durumu, bu elementin ait olduğu periyodik tablodaki grup sayısına eşittir. Minimum oksidasyon durumuna sahip elementlerin atomlarını içeren bileşikler, yalnızca elektron verme yeteneğine sahip olduklarından, yalnızca indirgeyici ajanlar olarak hizmet edebilir, çünkü bu tür atomların dış enerji seviyesi sekiz elektron tarafından tamamlanır.

oksidanlar parçacıklardır (atomlar, moleküller veya iyonlar). elektronları kabul et bir kimyasal reaksiyon sırasında. Bu durumda, oksitleyici maddenin oksidasyon durumu iner... Aynı zamanda oksitleyici maddeler kurtarmak.

indirgeyici maddeler parçacıklardır (atomlar, moleküller veya iyonlar). elektron bağışlamak bir kimyasal reaksiyon sırasında. Bu durumda, indirgeyici maddenin oksidasyon durumu yükselir... Aynı zamanda indirgeyici maddeler oksitlenmiş.

Kimyasallar şu şekilde sınıflandırılabilir: tipik oksitleyiciler, tipik indirgeyici ajanlar ve sergileyebilen maddeler hem oksitleyici hem de indirgeyici özellikler... Bazı maddeler pratik olarak redoks aktivitesi göstermezler.

İLE tipik oksitleyiciler Dahil etmek:

• basit metal olmayan maddeler en güçlü oksitleyici özelliklere sahip (flor F 2, oksijen O 2, klor Cl 2);
• iyonlarmetaller veya metal olmayanlarİle yüksek pozitif (genellikle daha yüksek) oksidasyon durumları : asitler (HN +5 O 3, HCl +7 O 4), tuzlar (KN +5 O 3, KMn +7 O 4), oksitler (S +6 O 3, Cr +6 O 3)
• bazı içeren bileşikler metal katyonlar sahip yüksek oksidasyon durumları: Pb 4+, Fe 3+, Au 3+, vb.

Tipik indirgeyici maddeler Kural olarak:

• basit maddeler-metaller(metallerin indirgeme kabiliyeti, bir dizi elektrokimyasal aktivite ile belirlenir);
• içeren karmaşık maddeler negatif (genellikle en düşük) oksidasyon durumuna sahip metal olmayan atomlar veya iyonlar: ikili hidrojen bileşikleri (H2S, HBr), anoksik asitlerin tuzları (K2S, NaI);
• içeren bazı bileşikler minimum pozitif oksidasyon durumuna sahip katyonlar(Sn 2+, Fe 2+, Cr 2+), elektron veren, oksidasyon durumunu artırabilir;
• kompleks iyonlar içeren bileşikler, ara pozitif oksidasyon durumuna sahip metal olmayanlar(S +4 O 3) 2–, (НР +3 O 3) 2–, elementlerin elektron bağışlayabildiği, pozitif oksidasyon durumunuzu artırın.

Diğer maddelerin çoğu sergileyebilir hem oksitleyici hem de indirgeyici özellikler.

Tipik oksitleyici ve indirgeyici maddeler tabloda listelenmiştir.

Laboratuvar uygulamasında en sık kullanılanlar şunlardır oksitleyiciler :

potasyum permanganat (KMnO 4);

potasyum dikromat (K2Cr207);

nitrik asit (HNO 3);

konsantre sülfürik asit(H2S04);

hidrojen peroksit (H202);

manganez (IV) ve kurşun (IV) oksitler (MnO 2, PbO 2);

erimiş potasyum nitrat (KNO 3) ve diğer bazı nitratların eriyikleri.

İLE restoratörler geçerli v laboratuvar uygulaması ilgili olmak:

• magnezyum (Mg), alüminyum (Al), çinko (Zn) ve diğer aktif metaller;
• hidrojen (H2) ve karbon (C);
• potasyum iyodür (KI);
• sodyum sülfür (Na2S) ve hidrojen sülfür (H2S);
• sodyum sülfit (Na2S03);
• kalay klorür (SnCl 2).

Redoks reaksiyonlarının sınıflandırılması

Redoks reaksiyonları genellikle dört tipe ayrılır: intermoleküler, intramoleküler, orantısızlaşma reaksiyonları (kendini oksidasyon-kendini iyileştirme) ve ters orantısızlaşma reaksiyonları.

moleküller arası reaksiyonlar oksidasyon durumunda bir değişiklik ile devam edin farklı unsurlar itibaren farklı reaktifler... Bu durumda, çeşitli oksidasyon ve indirgeme ürünleri .

2Al 0 + Fe +3 2 O 3 → Al +3 2 O 3 + 2Fe 0,

C 0 + 4HN +5 O 3 (kons) = C +4 O 2 + 4N +4 O 2 + 2H 2 O.

molekül içi reaksiyonlar hangi reaksiyonlar farklı unsurlar itibaren bir reaktif gitmek örneğin farklı ürünler:

(N -3 H 4) 2 cr +6 2 O 7 → N 2 0 + Cr +3 2 O 3 + 4 H 2 O,

2 NaN +5 O -2 3 → 2 NaN +3 O 2 + O 0 2.

orantısızlık reaksiyonları (kendi kendine oksidasyon-kendi kendini iyileştirme), bir oksitleyici maddenin ve bir indirgeyici maddenin - bir reaktifin aynı elemanı, hangi aynı zamanda girer farklı ürünler:

3Br 2 + 6 KOH → 5KBr + KBrO 3 + 3 H 2 O,

yeniden orantılama (oranlama, karşı orantısızlık ) Oksitleyici ajan ve indirgeyici ajanın bulunduğu reaksiyonlardır. aynı öğe, Hangisi farklı reaktifler girer bir ürün... Orantısızlığa karşı tepki.

2H 2S -2 + S +4 O 2 = 3S + 2H 2 O

Redoks reaksiyonlarını derlemek için temel kurallar

Redoks reaksiyonlarına oksidasyon ve indirgeme süreçleri eşlik eder:

Oksidasyonİndirgeyici ajan tarafından elektron bağışlama işlemidir.

Kurtarma Oksitleyici bir madde ile elektronların bağlanması işlemidir.

oksitleyici ajan iyileşirve indirgeyici ajan oksitlenir .

Redoks tepkimelerinde, elektronik Denge: İndirgeyici maddenin verdiği elektron sayısı, oksitleyici maddenin aldığı elektron sayısına eşittir. Bakiye yanlış ayarlanmışsa, karmaşık GEN'ler oluşturamazsınız.

Redoks reaksiyonlarını (ORR) derlemek için çeşitli yöntemler kullanılır: elektronik denge yöntemi, elektron-iyon dengesi yöntemi (yarı reaksiyon yöntemi) ve diğerleri.

ayrıntılı olarak düşünelim elektronik denge yöntemi .

OVR'yi "tanımlamak" oldukça kolaydır - tüm bileşiklerdeki oksidasyon durumlarını düzenlemek ve atomların oksidasyon durumunu değiştirdiğini belirlemek yeterlidir:

K + 2 S -2 + 2K + Mn +7 O -2 4 = 2K + 2 Mn +6 O -2 4 + S 0

Oksidasyon durumunu değiştiren elementlerin atomlarını reaksiyondan ÖNCE ve reaksiyondan SONRA olarak ayrı ayrı yazıyoruz.

Oksidasyon durumu, manganez ve kükürt atomları tarafından değiştirilir:

S -2 -2e = S 0

Mn +7 + 1e = Mn +6

Manganez 1 elektron emer, kükürt 2 elektron verir. Bu durumda gerekli olan elektronik Denge. Bu nedenle, manganez atomlarının sayısını iki katına çıkarmak ve kükürt atomlarının sayısını değiştirmeden bırakmak gerekir. Denge faktörlerini hem reaktiflerden hem de ürünlerden önce belirtiyoruz!

OVR denklemlerini elektronik denge yöntemiyle hazırlama şeması:

Dikkat! Reaksiyonda birkaç oksitleyici veya indirgeyici ajan olabilir. Denge, verilen ve alınan TOPLAM elektron sayısı aynı olacak şekilde yapılmalıdır.

Redoks reaksiyonlarının genel kalıpları

Redoks reaksiyon ürünleri genellikle şunlara bağlıdır: işlem koşulları... Düşünmek redoks reaksiyonlarının seyrini etkileyen ana faktörler.

En belirgin belirleyici reaksiyon çözeltisi ortamı -. Tipik olarak (ancak gerekli değildir), ortamı belirleyen ajan reaktifler arasında listelenir. Aşağıdaki seçenekler mümkündür:

• oksidatif aktivite daha asidik bir ortamda artar ve oksidan daha derinde azalır(örneğin, asidik bir ortamda Mn +7'nin Mn +2'ye ve alkali bir ortamda - Mn +6'ya indirgendiği potasyum permanganat, KMnO 4);
• oksidatif aktivite daha alkali bir ortamda artar, ve oksitleyici ajan daha derinden indirgenir (örneğin potasyum nitrat KNO3, burada N+5, bir alkalin ortam içinde bir indirgeyici ajan ile etkileşime girdiğinde N-3'e indirgenir);
• veya oksitleyici ajan, ortamdaki değişikliklerden pratik olarak etkilenmez.

Reaksiyonun ortamı, ORP'nin kalan ürünlerinin bileşimini ve varlığının biçimini belirlemeyi mümkün kılar. Temel ilke, reaktiflerle etkileşime girmeyen ürünlerin oluşmasıdır!

Not! EÇözelti ortamı asidik ise, reaksiyon ürünleri arasında bazlar ve bazik oksitler bulunamaz, çünkü asitle etkileşirler. Tersine, alkali bir ortamda asit ve asit oksit oluşumu hariç tutulur. Bu en yaygın ve en büyük hatalardan biridir.

Ayrıca, ORR akışının yönü aşağıdakilerden etkilenir: reaktanların doğası. Örneğin, nitrik asit HNO3'ün indirgeyici ajanlarla etkileşimi sırasında bir düzenlilik gözlenir - indirgeyici ajanın aktivitesi ne kadar büyük olursa, nitrojen N +5 o kadar azalır.

artarken hava sıcaklığı Çoğu OVR, kural olarak, daha yoğun ve daha derin çalışır.

Heterojen reaksiyonlarda, ürünlerin bileşimi genellikle aşağıdakilerden etkilenir: öğütme derecesi Katı madde ... Örneğin, nitrik asitli toz çinko bazı ürünler oluştururken, granül çinko tamamen farklı ürünler oluşturur. Nasıl daha fazla derece reaktifin öğütülmesi, aktivitesi ne kadar fazla olursa, genellikle.

En tipik laboratuvar oksitleyicilerini ele alalım.

Redoks reaksiyonlarının temel şemaları

Permanganat kurtarma şeması

Permanganatlar güçlü bir oksitleyici ajan içerir - manganez oksidasyon durumunda +7. Manganez tuzları +7 çözeltiyi renklendirir. Menekşe renk.

Permanganatlar, reaksiyon çözeltisinin ortamına bağlı olarak farklı şekillerde indirgenir.

V asidik ortam iyileşme daha derinden gerçekleşir, daha önce 2+... +2 oksidasyon durumundaki manganez oksit, temel özellikler sergiler, bu nedenle, asidik ortam tuz oluşur. Manganez tuzları +2 renksiz... V nötr çözüm manganez geri yüklenir oksidasyon durumuna +4 , eğitim ile amfoterik oksit MnO 2 — kahverengi asitlerde ve alkalilerde çözünmeyen tortu. V alkaliçevre, manganez minimum düzeyde azalır - en yakına paslanma durumu +6 ... Manganez bileşikleri +6 asidik özellikler gösterir; alkali bir ortamda tuzlar oluştururlar - manganatlar... Manganatlar çözeltiye katkıda bulunur yeşil boyama .

Potasyum permanganat KMnO 4'ün potasyum sülfür ile asidik, nötr ve alkali ortamlardaki etkileşimini ele alalım. Bu reaksiyonlarda, sülfür iyonunun oksidasyon ürünü S 0'dır.

5 K 2 S + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 = 5 S + 2 MnSO 4 + 6 K 2 SO 4 + 8 H 2 O,

3 K 2 S + 2 KMnO 4 + 4 H 2 O = 2 MnO 2 ↓ + 3 S ↓ + 8 KOH,

Bu reaksiyondaki yaygın bir hata, reaksiyon ürünlerinde kükürt ve alkali etkileşiminin göstergesidir. Bununla birlikte, kükürt, bu reaksiyonun koşullarına karşılık gelmeyen oldukça sert koşullar (yüksek sıcaklık) altında alkali ile etkileşime girer. Normal koşullar altında, etkileşimlerinin ürünlerini değil, moleküler kükürt ve alkaliyi ayrı ayrı kesin olarak belirtmek doğru olacaktır.

K 2 S + 2 KMnO 4 - (KOH) = 2 K 2 MnO 4 + S ↓

Bu reaksiyonun oluşturulmasında da zorluklar ortaya çıkar. Gerçek şu ki, bu durumda ortamın bir molekülünün (KOH veya diğer alkali) reaktiflerde yazılması, reaksiyonu eşitlemek için gerekli değildir. Alkali reaksiyona katılır ve potasyum permanganatın indirgeme ürününü belirler, ancak reaktifler ve ürünler katılımı olmadan eşitlenir. Bu görünüşte paradoks, bir kimyasal reaksiyonun meydana gelen her süreci göstermeyen, sadece tüm süreçlerin toplamının bir yansıması olan yalnızca koşullu bir kayıt olduğunu hatırlarsak, kolayca çözülebilir. Bunu kendiniz nasıl belirleyebilirsiniz? Klasik şemaya göre hareket ederseniz - denge-denge katsayıları-metal eşitleme, o zaman metallerin denge katsayıları ile eşitlendiğini ve reaksiyon denkleminin sol tarafında alkali varlığının gereksiz olacağını göreceksiniz.

Permanganatlar oksitlemek:

• metal olmayanlar negatif oksidasyon durumu ile basit maddelere (oksidasyon durumu 0 ile), istisnalar — fosfor, arsenik - +5'e kadar ;
• metal olmayanlar ara oksidasyon durumu ile en yüksek oksidasyon durumuna;
• aktif metaller kararlı pozitif metalin oksidasyon durumu.

KMnO 4 + neMe (alt s.o.) = neMe 0 + diğer ürünler

KMnO 4 + neMe (orta s.o.) = neMe (daha yüksek s.o.) + diğer ürünler

KMnO 4 + Me 0 = Me (kararlı s.o.) + diğer ürünler

KMnO 4 + P -3, As -3 = P +5, As +5 + diğer ürünler

Kromat / dikromat geri kazanım şeması

VI değerlikli kromun bir özelliği, sulu çözeltilerde 2 tip tuz oluşturmasıdır: çözelti ortamına bağlı olarak kromatlar ve dikromatlar. Aktif metallerin kromatları (örneğin, K 2 CrO 4) içinde stabil olan tuzlardır. alkaliÇevre. Aktif metallerin dikromatları (dikromatlar) (örneğin, K 2 Cr 2 O 7) - kararlı tuzlar asidik bir ortamda .

Krom (VI) bileşikleri indirgenir krom (III) bileşikleri ... Krom bileşikleri Cr +3 amfoteriktir ve çözelti ortamına bağlı olarak çözeltide çeşitli şekillerde bulunurlar: asidik ortamda tuzlar(amfoterik bileşikler asitlerle etkileşime girdiğinde tuzlar oluşturur), nötr bir ortamda - çözünmez amfoterik krom (III) hidroksit Cr (OH) 3 , ve bir alkali ortamda krom (III) bileşikleri oluşturur karmaşık tuz, Örneğin, potasyum heksahidroksokromat (III) K 3 .

Krom VI bileşikleri oksitlemek:

• metal olmayanlar negatif oksidasyon durumunda basit maddelere (oksidasyon durumu 0 ile), istisnalar — fosfor, arsenik - +5'e kadar;
• metal olmayanlar ara oksidasyon durumunda en yüksek oksidasyon durumuna;
• aktif metaller basit maddelerden (oksidasyon aşaması 0) olan bileşiklere kararlı pozitif metalin oksidasyon durumu.

Kromat / dikromat + neMe (negatif s.r.) = neMe 0 + diğer ürünler

Kromat / dikromat + neMe (ara pozitif SD) = neMe (yüksek SD) + diğer ürünler

Kromat / dikromat + Me 0 = Me (kararlı s.o.) + diğer ürünler

Kromat / dikromat + P, As (negatif s.r.) = P, As +5 + diğer ürünler

Nitratların ayrışması

Tuzlar-nitratlar içerir oksidasyon durumunda azot +5 - kuvvetli oksitleyici ajan... Bu tür nitrojen oksijeni (O -2) oksitleyebilir. Bu, nitratlar ısıtıldığında olur. Bu durumda, çoğu durumda oksijen oksidasyon durumu 0'a oksitlenir, yani. önceki moleküler oksijen O 2 .

Tuzu oluşturan metalin türüne bağlı olarak nitratların termal (sıcaklık) bozunması sırasında çeşitli ürünler oluşur: aktif metal(elektrokimyasal aktivite arasında magnezyum için), daha sonra azot oksidasyon durumuna +3 indirgenir ve bozunma üzerine tuz-nitritler ve moleküler oksijen oluşur .

Örneğin:

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2.

Aktif metaller doğal olarak tuzlar (KCl, NaCl) şeklinde bulunur.

Bir metal elektrokimyasal aktivite doğrultusundaysa magnezyumun sağında ve bakırın solunda (magnezyum ve bakır dahil) , daha sonra ayrıştırma formları metal oksit kararlı bir oksidasyon durumunda, nitrik oksit (IV)(kahverengi gaz) ve oksijen... Ayrışma sırasında metal oksit de oluşur lityum nitrat .

Örneğin, ayrışma çinko nitrat:

2Zn (NO 3) 2 → 2ZnО + 4NO 2 + O 2.

Orta aktiviteli metaller çoğunlukla doğada oksitler şeklinde bulunur (Fe 2 O 3, Al 2 O 3, vb.).

Yunus metaller elektrokimyasal aktivite sırasında yer alır bakırın sağında güçlü oksitleyici ajanlardır. saat nitratların ayrışması N +5 gibi oksijenin oksidasyonuna katılırlar ve basit maddelere, yani. metal oluşur ve gazlar salınır - nitrik oksit (IV) ve oksijen .

Örneğin, ayrışma gümüş nitrat:

2AgNO 3 → 2Ag + 2NO 2 + O 2.

Aktif olmayan metaller doğal olarak basit maddeler şeklinde bulunur.

Bazı istisnalar!

Ayrışma amonyum nitrat :

Amonyum nitrat molekülü hem bir oksitleyici ajan hem de bir indirgeyici ajan içerir: -3 oksidasyon durumundaki nitrojen sadece indirgeme özellikleri sergiler, +5 oksidasyon durumundaki nitrojen sadece oksitleyici özellikler sergiler.

Isıtıldığında, amonyum nitrat ayrışır... 270 °C'ye kadar olan sıcaklıklarda, nitrik oksit (I)("Gülme gazı") ve su:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O

Bu bir tepkime örneğidir karşı orantısızlık .

Nitrojenin elde edilen oksidasyon durumu, orijinal moleküldeki azot atomlarının oksidasyon durumunun aritmetik ortalamasıdır.

Daha yüksek bir sıcaklıkta, nitrik oksit (I) basit maddelere ayrışır - azot ve oksijen:

2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O

saat ayrışma amonyum nitrit NH4 NO 2 karşı orantısızlık da meydana gelir.

Nihai nitrojenin oksidasyon durumu ayrıca ilk nitrojen atomlarının oksidasyon durumlarının aritmetik ortalamasına eşittir - oksitleyici ajan N +3 ve indirgeyici ajan N-3

NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O

termal ayrışma manganez (II) nitrat metal oksidasyonu eşliğinde:

Mn (NO 3) 2 = MnO 2 + 2NO 2

Demir (II) nitrat düşük sıcaklıklarda demir (II) okside ayrışır, ısıtıldığında demir +3 oksidasyon durumuna oksitlenir:

2Fe (NO 3) 2 → 2FeO + 4NO 2 + O 2 60°C'de
4Fe (NO 3) 2 → 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 > 60 °C'de

Nikel (II) nitrat ısıtıldığında nitrite ayrışır.

Nitrik asidin oksitleyici özellikleri

Nitrik asit HNO 3, metallerle pratik olarak etkileşime girdiğinde asla hidrojen oluşturmaz , çoğu mineral asidin aksine.

Bunun nedeni, asidin +5 oksidasyon durumunda çok güçlü bir oksitleyici ajan - nitrojen içermesidir. İndirgeyici maddeler - metaller ile etkileşime girdiğinde, çeşitli azot indirgeme ürünleri oluşur.

Nitrik asit + metal = metal tuzu + nitrojen indirgeme ürünü + H 2 O

İndirgeme sırasında nitrik asit geçebilir nitrik oksit (IV) NO2 (N +4); nitrik oksit (II) NO (N +2); nitrik oksit (I) N20 ("gülme gazı"); moleküler nitrojen N2; amonyum nitrat NH 4 NO 3... Kural olarak, bunlardan birinin baskın olduğu bir ürün karışımı oluşturulur. Bu durumda azot, +4'ten -3'e oksidasyon durumlarına indirgenir. İyileşmenin derinliği öncelikle şunlara bağlıdır: doğası gereği indirgeyici ajan ve nitrik asit konsantrasyonu hakkında ... Bu durumda, kural çalışır: asit konsantrasyonu ne kadar düşük ve metal aktivitesi ne kadar yüksek olursa, nitrojen o kadar fazla elektron alır ve daha fazla indirgenmiş ürün oluşur..

Bazı düzenlilikler, reaksiyondaki metaller tarafından nitrik asidin indirgenmesinin ana ürününü doğru bir şekilde belirlemeyi mümkün kılacaktır:

• eylemde çok seyreltik nitrik asit üzerinde metaller kural olarak oluşur, amonyum nitrat NH4NO3;

Örneğin, çinkonun çok seyreltik nitrik asit ile etkileşimi:

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

• konsantre nitrik asit soğukta pasifleştirir bazı metaller - krom Cr, alüminyum Al ve demir Fe ... Çözelti ısıtıldığında veya seyreltildiğinde reaksiyon ilerler;

metal pasivasyon - bu, metal yüzeyinde, bu durumda, esas olarak konsantre nitrik asit ile reaksiyona girmeyen metal oksitler olmak üzere, ince tabaka halinde inert bileşiklerin oluşması nedeniyle metal yüzeyinin aktif olmayan bir duruma aktarılmasıdır.

• Nitrik asit platin alt grup metalleri ile reaksiyona girmez — altın ben, platin ptt ve paladyum Pd;

• etkileşim kurduğunda aktif olmayan metaller ile konsantre asit ve orta aktiviteli metaller azot asit indirgenir nitrik oksit (IV) NO 2 ;

Örneğin, bakırın konsantre nitrik asit ile oksidasyonu:

Cu + 4HNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

• etkileşim kurduğunda aktif metaller ile konsantre nitrik asit oluşturulan Nitrik oksit (I) N2O ;

Örneğin, oksidasyon sodyum konsantre Nitrik asit:

Na + 10HNO 3 = 8NaNO 3 + N 2 O + 5H 2 O

• etkileşim kurduğunda nitrik asidi inaktif metallerle seyreltin (hidrojenin sağındaki aktivite sırasında), asit indirgenir nitrik oksit (II) HAYIR ;
• etkileşim kurduğunda orta aktiviteli metallerle seyreltik nitrik asit ya oluşmuş nitrojen oksit (II) NO veya nitrojen oksit N20 veya moleküler nitrojen N2 - ek faktörlere bağlı olarak (metal aktivitesi, metal öğütme derecesi, asit seyreltme derecesi, sıcaklık).
• etkileşim kurduğunda nitrik asidi aktif metallerle seyreltin oluşturulan moleküler azot N2 .

Farklı metallerle etkileşime girdiğinde nitrik asidin indirgenmesinin ürünlerinin yaklaşık olarak belirlenmesi için bir sarkaç ilkesini kullanmayı öneriyorum. Sarkaçın konumunu değiştiren ana faktörler asit konsantrasyonu ve metal aktivitesidir. Basit olması için 3 tip asit konsantrasyonu kullanıyoruz: konsantre (%30'dan fazla), seyreltilmiş (%30 veya daha az), çok seyreltik (%5'ten az). Metaller, aktivitelerine göre aktif (alüminyuma kadar), orta aktivite (alüminyumdan hidrojene) ve aktif olmayan (hidrojenden sonra) olarak ayrılır. Nitrik asit indirgeme ürünlerini oksidasyon durumunun azalan sırasına göre düzenleriz:

NO2; HAYIR; N20; N2; NH4 NO 3

Metal ne kadar aktif olursa, o kadar sağa hareket ederiz. Asidin konsantrasyonu ne kadar fazla veya seyreltme derecesi ne kadar az olursa, o kadar çok sola hareket ederiz.

Örneğin , konsantre asit ve aktif olmayan metal bakır Cu etkileşime girer. Bu nedenle aşırı sol pozisyona geçiyoruz, nitrojen oksit (IV), bakır nitrat ve su oluşuyor.

Metallerin sülfürik asit ile etkileşimi

Seyreltilmiş sülfürik asit normal mineral asit gibi metallerle reaksiyona girer. Şunlar. hidrojene bir dizi elektrokimyasal voltajda bulunan metallerle etkileşime girer. Buradaki oksitleyici ajan, moleküler hidrojen H2'ye indirgenen H + iyonlarıdır. Bu durumda, metaller kural olarak oksitlenir. en az paslanma durumu.

Örneğin:

Fe + H 2 SO 4 (seyreltilmiş) = FeSO 4 + H 2

hidrojenden önce ve sonra bir dizi voltajda duran metallerle etkileşime girer.

H 2 SO 4 (kons.) + metal = metal tuzu + kükürt indirgeme ürünü (SO 2, S, H 2 S) + su

Konsantre sülfürik asit metallerle etkileşime girdiğinde, bir metal tuzu (kararlı bir oksidasyon durumunda), su ve bir kükürt indirgeme ürünü oluşur - kükürt dioksit S +4 O 2, moleküler kükürt S veya hidrojen sülfür H2S -2, konsantrasyon derecesine, metalin aktivitesine, öğütülme derecesine, sıcaklığa vb. Konsantre sülfürik asit metallerle etkileşime girdiğinde moleküler hidrojen oluşmaz!

Konsantre sülfürik asidin metallerle etkileşiminin temel ilkeleri:

1. konsantre sülfürik asit pasifleştirir alüminyum, krom, demir oda sıcaklığında veya soğukta;

2. konsantre sülfürik asit etkileşime girmez İle altın, platin ve paladyum ;

3. İLE aktif olmayan metaller konsantre sülfürik asit kurtarır kükürt oksit (IV).

Örneğin, bakır konsantre sülfürik asit ile oksitlenir:

Cu 0 + 2H 2 S +6 O 4 (kons) = Cu +2 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O

4. Etkileşimdeyken aktif metaller ve çinko ile konsantre sülfürik asit formlarısülfür S veya hidrojen sülfür H2S 2- (sıcaklığa, öğütme derecesine ve metal aktivitesine bağlı olarak).

Örneğin , konsantre sülfürik asidin çinko ile etkileşimi:

8Na 0 + 5H 2 S +6 O 4 (kons.) → 4Na 2 + SO 4 + H 2 S — 2 + 4H 2 O

Hidrojen peroksit

Hidrojen peroksit H 2 O 2, -1 oksidasyon durumunda oksijen içerir. Bu oksijen oksidasyon durumunu hem artırabilir hem de azaltabilir. Böylece hidrojen peroksit ve oksitleyici ve indirgeyici özellikler.

İndirgeyici ajanlarla etkileşime girdiğinde, hidrojen peroksit bir oksitleyici ajanın özelliklerini sergiler ve -2'lik bir oksidasyon durumuna indirgenir. Kural olarak, hidrojen peroksit indirgeme ürünü, reaksiyon koşullarına bağlı olarak su veya hidroksit iyonudur. Örneğin:

S +4 O 2 + H 2 O 2 -1 → H 2 S +6 O 4 -2

Oksidanlarla etkileşime girdiğinde, peroksit moleküler oksijene oksitlenir (oksidasyon durumu 0): O 2. Örneğin :

2KMn +7 O 4 + 5H 2 O 2 -1 + 3H 2 SO 4 → 5O 2 0 + 2Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

8. Kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması. GENEL. Elektroliz

8.3. Redoks reaksiyonları: genel hükümler

redoks reaksiyonları(ОВР), elementlerin atomlarının oksidasyon durumunu değiştiren reaksiyonlardır. Bu tepkimeler sonucunda bazı atomlar elektron verirken bazıları elektron alır.

İndirgeyici madde elektron veren bir atom, iyon, molekül veya PU'dur, oksitleyici madde elektronları kabul eden bir atom, iyon, molekül veya PU'dur:

Elektron verme işlemine oksidasyon, elektron alma işlemine oksidasyon denir. yeniden inşa etmek... OVR'de bir indirgeyici madde ve bir oksitleyici madde bulunmalıdır. İndirgeme işlemi olmadan oksidasyon işlemi yoktur ve oksidasyon işlemi olmadan indirgeme işlemi yoktur.

İndirgeyici ajan elektron verir ve oksitlenir ve oksitleyici ajan elektronları kabul eder ve indirgenir.

İndirgeme işlemine, atomların oksidasyon durumundaki bir azalma eşlik eder ve oksidasyon işlemine, element atomlarının oksidasyon durumundaki bir artış eşlik eder. Ne söylendiğini şema ile göstermek uygundur (CO - oksidasyon durumu):

Oksidasyon ve indirgeme işlemlerinin spesifik örnekleri (elektronik denge şemaları) tabloda verilmiştir. 8.1.

Tablo 8.1

Elektronik denge şemalarına örnekler

Elektronik denge devresi	Proses karakteristiği
oksidasyon süreci
	Kalsiyum atomu elektron verir, oksidasyon durumunu arttırır, indirgeyici bir ajandır.
	Cr +2 iyonu elektron verir, oksidasyon durumunu arttırır, indirgeyici bir ajandır
	Klor molekülü elektron verir, klor atomları oksidasyon durumunu 0'dan +1'e yükseltir, klor bir indirgeyici ajandır
Kurtarma işlemi
	Karbon atomu elektronları kabul eder, oksidasyon durumunu düşürür, oksitleyici bir ajandır
	Bir oksijen molekülü elektronları kabul eder, oksijen atomları oksidasyon durumunu 0'dan -2'ye düşürür, bir oksijen molekülü oksitleyici bir ajandır
	İyon elektronları kabul eder, oksidasyon durumunu düşürür, oksitleyici bir ajandır

En önemli indirgeyici ajanlar: basit maddeler metaller; hidrojen; kok formunda karbon; karbon monoksit (II); en düşük oksidasyon durumunda atomlar içeren bileşikler (metal hidritler, sülfürler, iyodürler, amonyak); en güçlü indirgeyici ajan - elektrik katotta.

En önemli oksidanlar: basit maddeler - halojenler, oksijen, ozon; konsantre sülfürik asit; Nitrik asit; bir dizi tuz (KClO3, KMnO 4, K2Cr207); hidrojen peroksit H202; en güçlü oksitleyici ajan anottaki elektrik akımıdır.

Dönem içinde, atomların ve basit maddelerin oksitleyici özellikleri artar: flor - tüm basit maddelerin en güçlü oksitleyici ajanı... Her periyotta halojenler, en belirgin oksitleyici özelliklere sahip basit maddeler oluşturur.

A gruplarında yukarıdan aşağıya doğru atomların ve basit maddelerin oksitleyici özellikleri zayıflar ve indirgeme özellikleri artar.

Aynı türden atomlar için, yarıçaplarının artmasıyla indirgeme özellikleri artar; örneğin, anyonun indirgeme özellikleri
I - Cl - anyondan daha belirgindir.

Metaller için, basit maddelerin ve iyonların redoks özellikleri sulu çözelti metalin elektrokimyasal serideki konumu ile belirlenir: soldan sağa (yukarıdan aşağıya), basit metallerin indirgeme özellikleri zayıflar: en güçlü indirgeyici- lityum.

Aynı sırada soldan sağa sulu bir çözeltideki metal iyonları için sırasıyla oksitleyici özellikler artar: en güçlü oksitleyici ajan- iyonlar Au 3 +.

ORR'deki katsayıları düzenlemek için oksidasyon ve indirgeme işlemlerinin diyagramlarının hazırlanmasına dayalı bir yöntem kullanabilirsiniz. Bu yöntem denir elektronik denge yöntemi.

Elektronik terazi yönteminin özü aşağıdaki gibidir.

1. Reaksiyon şemasını çizin ve oksidasyon durumunu değiştiren elementleri belirleyin.

2. İndirgeme ve yükseltgenme yarı tepkimelerinin elektronik denklemlerini oluşturun.

3. İndirgeyici ajan tarafından verilen elektronların sayısı, oksitleyici ajan tarafından verilen elektronların sayısına eşit olması gerektiğinden, en az yaygın çoklu (LCM) yöntemiyle ek faktörler bulunur.

4. Karşılık gelen maddelerin formüllerinin önüne ek faktörler konur (katsayı 1 çıkarılmıştır).

5. Oksidasyon durumunu değiştirmeyen elementlerin atom sayısını eşitleyin (önce - su üzerinde hidrojen ve sonra - oksijen atomlarının sayısı).

Redoks reaksiyonu için bir denklem hazırlama örneği

elektronik denge yöntemi ile

Karbon ve kükürt atomlarının oksidasyon durumunu değiştirdiğini bulduk. İndirgeme ve oksidasyonun yarı reaksiyonlarının denklemlerini oluşturuyoruz:

Bu durumda, LCM 4'tür ve ek faktörler 1 (karbon için) ve 2 (sülfürik asit için) olacaktır.

Karbon ve kükürt içeren maddeler için formüllerin önüne reaksiyon şemasının sol ve sağ kısımlarında bulunan ek faktörleri koyduk:

C + 2H 2 SO 4 → CO 2 + 2SO 2 + H 2 O

Su formülünün önüne 2 çarpanı koyarak hidrojen atomlarının sayısını eşitliyoruz ve denklemin her iki tarafındaki oksijen atomu sayısının aynı olduğundan emin oluyoruz. Bu nedenle, OVR denklemi

C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

Soru ortaya çıkıyor: Bulunan ek faktörler OVR şemasının hangi bölümüne yerleştirilmelidir - sola mı yoksa sağa mı?

Basit reaksiyonlar için önemli değil. Ancak unutulmamalıdır ki: denklemin sol tarafında ek faktörler belirlenirse, katsayılar sol taraftaki maddelerin formüllerinin önüne konur; hesaplamalar sağ taraf için yapılmışsa, katsayılar denklemin sağ tarafına konur. Örneğin:

Soldaki Al atomlarının sayısına göre:

Sağ taraftaki Al atomlarının sayısına göre:

Genel durumda, moleküler yapıya sahip maddeler (O 2, Cl 2, Br 2, I 2, N 2) reaksiyona katılırsa, katsayıların seçimi moleküldeki atom sayısına dayanır:

HNO3'ün katılımıyla reaksiyonda N20 oluşursa, nitrojen için elektronik denge şeması da iki nitrojen atomu temelinde daha iyi yazılır. .

Bazı redoks reaksiyonlarında, maddelerden biri hem oksitleyici ajan (indirgeyici ajan) hem de tuz oluşturan ajan (yani bir tuzun oluşumuna katılır) olarak hareket edebilir.

Bu tür reaksiyonlar, özellikle metallerin oksitleyici asitlerle (HNO3, H2S04 (kons.)) ve ayrıca oksitleyici tuzlarla (KMnO 4, K2Cr207, KClO3, Ca) etkileşimi için karakteristiktir. OCl) 2) hidroklorik asit (Cl anyonlarından dolayı - hidroklorik asit indirgeyici özelliklere sahiptir) ve anyonu bir indirgeyici ajan olan diğer asitlerle.

Bakırın seyreltik nitrik asit ile reaksiyonu için denklemi oluşturalım:

Nitrik asit moleküllerinin bir kısmının bakırın oksidasyonu için harcandığını, bir kısmının ise nitrik okside (II) indirgendiğini ve bir kısmının da oluşan Cu 2+ iyonlarının Cu (NO 3) 2 tuzuna bağlanmasına gittiğini görüyoruz. tuz, nitrojen atomunun oksidasyon durumu asitte olduğu gibidir, yani değişmez). Bu tür reaksiyonlarda, oksitleyici element için ek bir faktör her zaman indirgeme ürünü için formülden önce sağ tarafa, bu durumda formül NO'dan önce ve HNO3 veya Cu (NO 3) 2'den önce yerleştirilir.

HNO 3 formülünün önüne, 8 faktörünü koyduk (iki HNO 3 molekülü bakırın oksidasyonuna ve altı - üç Cu 2+ iyonunun tuza bağlanmasına harcanır), H ve O sayılarını eşitler atomlar ve almak

3Cu + 8HNO 3 = 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

Diğer durumlarda, bir asit, örneğin hidroklorik asit, aynı anda hem indirgeyici madde olabilir hem de bir tuzun oluşumuna katılabilir:

Örnek 8.5. Denklemi şu şekilde olan reaksiyon sırasında tuz oluşumuna harcanan HNO3 kütlesini hesaplayın.

çinko 1.4 g kütle ile girer.

Çözüm. Reaksiyon denkleminden, 8 mol nitrik asitten sadece 2 molünün 3 mol çinkonun oksidasyonuna girdiğini görüyoruz (asit indirgeme ürününün formülünden önce, NO, 2 faktörü vardır). Tuzlama, 6 mol asit tüketmiştir; bu, Zn (HNO 3) 2 tuz formülünün önündeki faktör 3'ü bir formül tuz birimindeki asit kalıntılarının sayısı ile çarparak belirlenmesi kolaydır, yani. üzerinde 2.

n (Zn) = 1.4 / 65 = 0.0215 (mol).

x = 0.043 mol;

m (HNO 3) = n (HNO 3) M (HNO 3) = 0.043 ⋅ 63 = 2.71 (g)

Cevap: 2.71 gr.

Bazı OVR'de oksidasyon durumu, iki değil, üç elementin atomları tarafından değiştirilir.

Örnek 8.6. Elektronik denge yöntemini kullanarak FeS + O 2 → Fe 2 O 3 + SO 2 şemasına göre ORR akan katsayıları yerleştirin.

Çözüm. Oksidasyon durumunun üç elementin atomları tarafından değiştirildiğini görüyoruz: Fe, S ve O. Bu gibi durumlarda, farklı elementlerin atomları tarafından bağışlanan elektron sayıları özetlenir:

Stokiyometrik katsayıları yerleştirdikten sonra şunu elde ederiz:

4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2.

Bu konudaki diğer sınav görevlerini çözme örneklerini ele alalım.

Örnek 8.7. 28.2 g ağırlığındaki bakır (II) nitratın tamamen bozunması üzerine indirgeyici ajandan oksitleyici ajana aktarılan elektronların sayısını belirtin.

Çözüm. Tuz ayrışma reaksiyonunun denklemini ve ORP'nin elektronik dengesinin şemasını yazıyoruz; M = 188 g/mol.

4 mol tuzun bozunması sırasında 2 mol O2 oluştuğunu görüyoruz. Bu durumda, indirgeyici maddenin atomlarından (bu durumda bunlar iyonlardır) oksitleyici maddeye (yani iyonlara) 4 mol elektron aktarılır: ... Tuzun kimyasal miktarı n = 28.2 / 188 = = 0.15 (mol) olduğundan, elimizde:

2 mol tuz - 4 mol elektron

0.15 mol - x

n (e) = x = 4 ⋅ 0.15/ 2 = 0.3 (mol),

N (e) = N A n (e) = 6.02 ⋅ 10 23 ⋅ 0.3 = 1.806 ⋅ 10 23 (elektronlar).

Cevap: 1.806 ⋅ 10 23.

Örnek 8.8. Sülfürik asit, 0,02 mol kimyasal miktarı ile magnezyum ile etkileşime girdiğinde, kükürt atomları 7.224 x 1022 elektron eklemiştir. Asit indirgeme ürününün formülünü bulun.

Çözüm. Genel durumda, sülfürik asit bileşimindeki kükürt atomlarının indirgenmesi işlemlerinin şemaları aşağıdaki gibi olabilir:

şunlar. 1 mol kükürt atomu 2, 6 veya 8 mol elektron alabilir. 1 mol asidin 1 mol kükürt atomu içerdiğini düşünürsek, yani. n (H 2 SO 4) = n (S), elimizde:

n (e) = N (e) / N A = (7.224 ⋅ 10 22) / (6.02 ⋅ 10 23) = 0.12 (mol).

1 mol asit tarafından alınan elektron sayısını hesaplıyoruz:

0.02 mol asit 0.12 mol elektron alır

1 mol - x

n (e) = x = 0.12 / 0.02 = 6 (mol).

Bu sonuç, sülfürik asidin kükürte indirgenme sürecine karşılık gelir:

Cevap: kükürt.

Örnek 8.9. Karbonun azotla tepkimesinde konsantre asit su ve iki tuz oluşturan oksit oluşur. Oksitleyici atomlar bu süreçte 0,2 mol elektron aldıysa, reaksiyona giren karbonun kütlesini bulun.

Çözüm. Maddelerin etkileşimi, reaksiyon şemasına göre ilerler.

Oksidasyon ve indirgeme yarı reaksiyonlarının denklemlerini oluşturuyoruz:

Elektronik denge şemalarından, oksitleyici maddenin () atomları 4 mol elektron kabul ederse, reaksiyona 1 mol (12 g) karbonun girdiğini görüyoruz. Oranı oluşturuyor ve çözüyoruz:

4 mol elektron - 12 g karbon

0,2 - x

x = 0,2 ⋅ 12 4 = 0,6 (d).

Cevap: 0.6 gr.

Redoks reaksiyonlarının sınıflandırılması

Moleküller arası ve moleküller arası redoks reaksiyonlarını ayırt eder.

Ne zaman moleküller arası OVR oksitleyici ajanın ve indirgeyici ajanın atomları farklı maddelerin parçasıdır ve farklı kimyasal elementlerin atomlarıdır.

Ne zaman molekül içi OVR oksitleyici ajanın ve indirgeyici ajanın atomları aynı maddenin parçasıdır. Molekül içi reaksiyonlar şunları içerir: orantısızlık, burada oksitleyici ajan ve indirgeyici ajan aynı atomların atomlarıdır. kimyasal element aynı maddenin bir parçası olarak. Bu tür reaksiyonlar, ara oksidasyon durumuna sahip atomlar içeren maddeler için mümkündür.

Örnek 8.10. IRR orantısızlığının şemasını belirtin:

1) MnO 2 + HCl → MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O

2) Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2

3) KI + Cl 2 → KCl + I 2

4) Cl 2 + KOH → KCl + KClO + H 2 O

Çözüm . Reaksiyonlar 1) –3) moleküller arası OVR'dir:

Orantısızlaştırma reaksiyonu reaksiyon 4)'tür, çünkü bir klor atomu ve bir oksitleyici madde ve bir indirgeyici madde içerir:

Cevap: 4).

Bir maddenin bileşimindeki atomların oksidasyon durumlarının analizine dayalı olarak maddelerin redoks özelliklerini niteliksel olarak değerlendirmek mümkündür:

1) Redoks özelliklerinden sorumlu atom en yüksek oksidasyon durumundaysa, bu atom artık elektron bağışlayamaz, sadece kabul edebilir. Bu nedenle, OVR'de bu madde sergilenecek sadece oksitleyici özellikler... Bu tür maddelerin örnekleri (formüller, redoks özelliklerinden sorumlu atomun oksidasyon durumunu gösterir):

2) redoks özelliklerinden sorumlu atom en düşük oksidasyon durumundaysa, ORP'deki bu madde sergileyecektir. sadece onarıcı özellikler(bu atom artık elektron kabul edemez, sadece verebilir). Bu tür maddelere örnekler:,. Bu nedenle, yalnızca ORR'deki indirgeme özellikleri, tüm halojen anyonları (anotta bir elektrik akımının kullanıldığı oksidasyon için F - hariç), sülfür iyonu S 2–, amonyak molekülündeki azot atomu, hidrit tarafından gösterilir. iyon H -. Metaller (Na, K, Fe) sadece indirgeyici özelliklere sahiptir;

3) bir elementin atomu bir ara oksidasyon durumundaysa (oksidasyon durumu minimumdan daha büyük, ancak maksimumdan daha azdır), o zaman koşullara bağlı olarak ilgili madde (iyon) sergileyecektir. çift ​​oksidatif olarak-onarıcı özellikler: daha güçlü oksitleyiciler bu maddeleri (iyonları) oksitleyecek ve daha güçlü indirgeyici ajanlar onları azaltacaktır. Bu tür maddelere örnekler: kükürt, en yüksek derece bir kükürt atomunun oksidasyonu +6 ve en düşük -2, kükürt oksit (IV), azot oksit (III) (azot atomunun en yüksek oksidasyon durumu +5 ve en düşük -3'tür), hidrojen peroksit ( oksijen atomunun en yüksek oksidasyon durumu +2 ve en düşük -2'dir. İkili redoks özellikleri, metal iyonları tarafından bir ara oksidasyon durumunda sergilenir: Fe 2+, Mn +4, Cr +3, vb.

Örnek 8.11. Bir redoks reaksiyonu devam edemez, şeması:

1) Cl 2 + KOH → KCl + KClO 3 + H 2 O

2) S + NaOH → Na 2 S + Na 2 SO 3 + H 2 O

3) KClO → KClO 3 + KClO 4

4) KBr + Cl 2 → KCl + Br

Çözüm. Şeması 3) ile gösterilen reaksiyon, içinde bir indirgeyici madde bulunduğundan, ancak oksitleyici madde bulunmadığından devam edemez:

Cevap: 3).

Bazı maddeler için redoks ikiliği, bileşimlerindeki mevcudiyetinden kaynaklanmaktadır. farklı atomlar hem en düşük hem de en yüksek oksidasyon durumlarında; örneğin, hidroklorik asit (HCl), hidrojen atomu nedeniyle (+1'e eşit en yüksek oksidasyon durumu), bir oksitleyici ajandır ve Cl anyon nedeniyle, bir indirgeyici ajandır ( en düşük derece oksidasyon).

Sadece oksitleyici (HNO 3 ve H 2 SO 4, KMnO 4 ve K 2 CrO 7) veya sadece indirgeyici özellikler (HCl ve HBr, HI ve H 2 S) sergileyen maddeler arasında OVR mümkün değildir.

OVR doğada son derece yaygındır (canlı organizmalarda metabolizma, fotosentez, solunum, çürüme, yanma), insanlar tarafından çeşitli amaçlarla (cevherlerden, asitlerden, alkalilerden, amonyak ve halojenlerden metal elde etmek, kimyasal akım kaynakları oluşturmak, elde etmek) yaygın olarak kullanılmaktadır. çeşitli maddeler yakıldığında ısı ve enerji). OVR'nin genellikle hayatımızı zorlaştırdığına dikkat edin (gıdaların, meyvelerin ve sebzelerin bozulması, metallerin aşınması - tüm bunlar çeşitli redoks işlemlerinin seyri ile ilişkilidir).

Elementlerin oksidasyon durumlarının değişmesiyle meydana gelen kimyasal reaksiyonlara redoks denir.

Oksidasyon-indirgeme teorisinin ana hükümleri

1. Bir atom veya iyon tarafından elektron verme işlemine oksidasyon denir:

S 0 - 4e - ® S 4+ (oksidasyon)

Elektron veren atom veya iyona indirgeyici madde (indirgeyici madde) denir: Zn 0 -2e - ® Zn 2+ (oksidasyon).

2. Bir atom veya iyon tarafından elektronların bağlanması işlemine indirgeme denir: S 6+ + 8e - ® S 2- (indirgenme).

Elektronları kabul eden atomlar veya iyonlar oksitleyici ajanlar (oksitleyici ajan) olarak adlandırılır: Cl - + e - ® Cl 0 (indirgenme).

Oksitleyici ajan reaksiyon sırasında indirgenir ve indirgeyici ajan oksitlenir. İndirgeme ile aynı anda meydana gelmeden oksidasyon imkansızdır ve bunun tersi de, bir maddenin indirgenmesi, diğerinin eşzamanlı oksidasyonu olmadan imkansızdır.

3. Redoks işlemlerinde, oksidasyon işleminde bağışlanan elektronların sayısı her zaman indirgeme işleminde bağışlanan elektronların sayısına eşit olmalıdır.

Örnek:

Cu 2+ O 2- + H 2 0 = Cu 0 + H 2 O 2-

oksitleyici ajan Cu 2+ + 2e - ® Cu 0 indirgeme

indirgeyici ajan H 2 0 - 2e - ® 2H + oksidasyon

4. Verilen ve alınan elektron sayısının eşitlenmesi, elektronik denge denkleminin ön derlemesi ile katsayılar seçilerek gerçekleştirilir.

Örnek:

Pb 2+ S 2- + HNO 3 ® S 0 + Pb 2+ (NO 3) 2 + N 2+ O 2- + H 2 O

İndirgeyici ajan S 2- - 2e - ® S 0 3 oksidasyon

oksitleyici ajan N 5+ + 3e - ® N 2+ 2 indirgeme

3PbS + 8HNO 3 ® 3S + 3Pb (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

5. Elektronik denge denklemini kurarken, ilk maddenin molekülünde ve bazen reaksiyon ürünlerinin molekülünün bileşiminde olduğu kadar atom veya iyondan ilerlemek gerekir.

Örnek:

K 2 Cr 2 6+ O 7 + H 2 SO 4 + KJ - ® J 2 0 + Cr 2 3+ (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

Oksitleyici madde 2Cr 6+ + 6e - ® 2Cr 3+ 2 1 indirgeme

indirgeyici ajan 2J - - 2e - ® J 2 0 6 3 oksidasyon

6. Redoks süreçleri en sık olarak bir ortamın varlığında meydana gelir: nötr, asidik veya alkali.

Redoks reaksiyonlarında katsayı seçimi

Katsayıları seçerken, ana nokta dikkate alınmalıdır: indirgeme ile bağışlanan elektronların sayısı, oksidasyon ile elde edilen elektronların sayısına eşittir.

Bir oksitleyici ajan, bir indirgeyici ajan tanımlandıktan sonra, elektron geçişinin dijital bir şeması (elektronik denge denklemi) karşılık gelen reaksiyon eşitliğine çizilir.

Örnek 1. Al + Cl 2 ® AlCl 3, burada Al – indirgeyici ajan, Cl2-oksitleyici ajan.

Elektron geçiş şeması:

Al 0 - 3e - ® Al +3 3 1 oksidasyon

Cl 0 + e - ® Cl 1 1 3 indirgeme

Bu diyagramdan, bir oksitlenmiş alüminyum atomunun, bu üç elektronu algılayan üç klor atomuna ihtiyaç duyduğu görülebilir (ikinci sütuna bakınız). Bu nedenle, her alüminyum atomu için üç klor atomu veya iki alüminyum atomu için üç klor molekülü gerekir. Katsayıları alıyoruz:

2Al + 3Cl2 = AlCl3.

Örnek 2. N 3- H 3 + O 0 2 ® N 2+ O 2- + H 2 O, burada O 2 tipik bir oksitleyici ajandır ve N 3-H3 bir indirgeyici ajan rolünü oynar.

Bir diyagram çiziyoruz (elektronik denge):

N 3- - 5e - ® N +2 5 2 4 oksidasyon

O 0 + 2e - ® O -2 2 5 10 azaltma

4 nitrojen atomu için 10 atom veya 5 oksijen molekülü gerekir. Katsayıları alıyoruz:

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O.

Özel durumlar redoks reaksiyonlarının eşitliklerini oluşturma

1. Reaksiyonda indirgeyici ajan tarafından kaybedilen elektronların sayısı ve oksitleyici ajan tarafından alınan elektronların sayısı çift sayılarsa, katsayıları bulurken elektron sayısı ortak en büyük bölene bölünür.

Örnek:

H 2 SO 3 + HClO 3 ® H 2 SO 4 + HCl

İndirgeyici ajan S +4 - 2е - ® S +6 6 3 oksidasyon

oksitleyici ajan Cl +5 + 6e - ® Cl - 2 1 indirgeme

İndirgeyici ajan ve oksitleyici ajanın katsayıları 2 ve 6 değil, 1 ve 3 olacaktır:

3H2S03 + 3HCIO3 = 3H2S04 + HCl.

İndirgeyici ajan tarafından kaybedilen ve oksitleyici ajan tarafından elde edilen elektronların sayısı tek ise ve reaksiyon çift sayıda atomla sonuçlanıyorsa, katsayılar iki katına çıkar.

Örnek:

KJ - + KMn +7 O 4 + H 2 S +6 O 4 ® J o 2 + K 2 S +6 O 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O

İndirgeyici madde J - -1e - ® J o 5 10 oksidasyon

Oksitleyici ajan ve indirgeyici ajanın katsayıları 1 ve 5 değil, 2 ve 10 olacaktır:

10KJ + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5J 2 + 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O.

2. Bazen reaksiyon sonucunda oluşan ürünlerin bağlanması için ek olarak bir indirgeyici madde veya oksitleyici madde tüketilir.

Örnek:

HBr - + KMn +7 O 4 + HBr ®Br 0 2 + KBr - + Mn +2 Br 2 0 + H 2 O

İndirgeyici madde Br - - e - ® Br 0 5 10 oksidasyon

oksitleyici ajan Mn +7 + 5e - ® Mn +2 1 2 indirgeme

Bu reaksiyonda, on HBr molekülü indirgeyici ajanlar olarak reaksiyona girer ve ortaya çıkan maddeleri bağlamak için altı HBr molekülü gerekir (tuz oluşumu):

10HBr + 2KMnO 4 + 6HBr = 5Br 2 + 2KBr + 2MnBr 2 + 8H 2 O.

3. İndirgeyici ajan molekülünün hem pozitif hem de negatif iyonları aynı anda oksitlenir.

Örnek:

As 2 +3 S 3 -2 + HN +5 O 3 ® H 3 As +5 O 4 + H 2 S +6 O 4 + N +2 O + H 2 O

Burada As +3 iyonları As 2 +3 iyonlarına oksitlenir ve aynı zamanda S -2 iyonları S +6 iyonlarına oksitlenir ve N +5 anyonları N +2'ye indirgenir.

2Аs +3 - 4e - ® 2Аs +5

indirgeyici ajanlar 3S -2 - 24e - ® 3S +6 oksidasyonu

oksitleyici ajan N +5 + 3e - ® N +2 indirgeme

Bu reaksiyonda her üç As 2 S 3 molekülü için 28 HNO 3 molekülü reaksiyona girer. Sağ ve sol taraftaki hidrojen ve oksijen atomlarını sayarak reaksiyon eşitliklerinin doğruluğunu kontrol ediyoruz. Böylece, son kaydı için eşitliğin sol tarafına atfedilmesi gereken 4 su molekülünün daha reaksiyona girdiğini bulduk:

3As 2 S 3 + 28HNO 3 + 4H 2 O = 6H 3 AsO 4 + 9H 2 SO 4 + 28NO

2As +3 –4e®2As +5 4

3S -2 –24e®3S + 24

İndirgeyici ajanlar 2As +3 + 3S -2 - 28e - ®2As +5 + 3S +6 3 oksidasyon

oksitleyici ajan N +5 + 3e - ®N +2 28 redüksiyon

4. Bir indirgeyici ajan ve bir oksitleyici ajan, aynı elementin iyonlarıdır, ancak bunlar farklı maddelerin bir parçasıdır.

Örnek:

KJ - + KJ +5 O 3 + H 2 SO 4 ® J 0 2 + K 2 SO 4 + H 2 O

İndirgeyici madde J - - e - ® J 0 5 oksidasyon

oksitleyici ajan J +5 + 5e - ®J 0 1 indirgeme

5KJ + KJO 3 + 3H 2 SO 4 = 3J 2 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 O.

5. Bir indirgeyici madde ve bir oksitleyici madde, bir maddenin parçası olan aynı elementin iyonlarıdır (kendiliğinden oksidasyon - kendi kendine indirgeme).

Örnek:

HN +3 O 2 ® HN +5 O 3 + N +2 O + H 2 O

İndirgeyici ajan N +3 - 2e - ® N +5 1 oksidasyon

oksitleyici ajan N +3 + e - ® N +2 2 indirgeme

Bu nedenle, reaksiyonun eşitliği