Айрым атомдордун, ошондой эле иондордун редокстук касиеттери азыркы химиянын маанилүү маселеси болуп саналат. Бул материал элементтердин жана заттардын активдүүлүгүн түшүндүрүүгө, түрдүү атомдордун химиялык касиеттерин деталдуу салыштырууга жардам берет.
кычкылдандыргыч деген эмне
Химия боюнча көптөгөн тапшырмалар, анын ичинде 11-класста бирдиктүү мамлекеттик экзамен үчүн тест суроолору жана 9-класста ОГЕ бул түшүнүк менен байланышкан. Химиялык өз ара аракеттенүү процессинде башка иондон же атомдон электрондорду кабыл алган атомдор же иондор кычкылдандыргыч агент деп эсептелет. Атомдордун кычкылдандыргыч касиеттерин талдай турган болсок, анда Менделеевдин мезгилдик системасы керек. Таблицада солдон оңго карай жайгашкан мезгилдерде атомдордун кычкылдануу жөндөмдүүлүгү жогорулайт, башкача айтканда, металл эмес касиеттерге окшош өзгөрөт. Негизги подгруппаларда бул параметр жогорудан төмөн карай төмөндөйт. Кычкылдануу жөндөмү бар эң күчтүү жөнөкөй заттардын арасында фтор алдыңкы орунда турат. "электрондуктуулук" сыяктуу термин, башкача айтканда, химиялык өз ара аракеттешүү учурунда атомдун кабыл алуу жөндөмүэлектрондор, кычкылдандыруучу касиеттери менен синоним катары каралышы мүмкүн. Эки же андан көп химиялык элементтерден турган татаал заттардын ичинен жаркыраган кычкылдандыргычтарды кароого болот: калий перманганаты, калий хлораты, озон.
Азайтуучу агент деген эмне
Атомдордун калыбына келтирүүчү касиеттери металлдык касиетти көрсөткөн жөнөкөй заттарга мүнөздүү. Мезгилдик системада металлдык касиеттер мезгилдер боюнча солдон оңго карай начарлайт, ал эми негизги подгруппаларда (вертикалдуу) жогорулайт. Калыбына келтирүүнүн маңызы – тышкы энергетикалык деңгээлде жайгашкан электрондордун кайтып келиши. Электрондук катмарлардын (деңгээлдердин) саны канчалык көп болсо, химиялык өз ара аракеттенүү учурунда "кошумча" электрондорду берүү ошончолук оңой болот.
Активдүү (щелочтуу, щелоч-жер) металлдар эң сонун калыбына келтирүүчү касиетке ээ. Мындан тышкары, окшош параметрлерди көрсөткөн заттар, биз күкүрт кычкылы (6), көмүртек кычкылы баса. Максималдуу кычкылдануу абалына ээ болуу үчүн бул кошулмалар калыбына келтирүүчү касиеттерди көрсөтүүгө аргасыз болушат.
Кисденүү процесси
Эгер химиялык өз ара аракеттешүү учурунда атом же ион башка атомго (ионго) электрон берсе, анда сөз кычкылдануу процесси жөнүндө болуп жатат. Азайтуу касиеттери жана кычкылдануу күчү кандайча өзгөрөрүн талдоо үчүн элементтердин мезгилдик таблицасы, ошондой эле физиканын заманбап мыйзамдарын билүү керек болот.
Калыбына келтирүү процесси
Азайтуу процесстери биринин да иондору тарабынан кабыл алынышын камтыйттүз химиялык өз ара аракеттенүү учурунда башка атомдордон (иондордон) электрондордун атомдору. Мыкты калыбына келтирүүчү заттар нитриттер, щелочтуу металлдардын сульфиттери. Элементтер системасынын калыбына келтирүүчү касиеттери жөнөкөй заттардын металлдык касиеттерине окшош өзгөрөт.
OVR талдоо алгоритми
Студент бүтүргөн химиялык реакцияга коэффициенттерди жайгаштыруу үчүн атайын алгоритмди колдонуу керек. Редокс касиеттери ошондой эле аналитикалык, органикалык жана жалпы химиядагы ар кандай эсептөө маселелерин чечүүгө жардам берет. Биз кандайдыр бир реакцияны талдоо тартибин сунуштайбыз:
- Биринчиден, эрежелерди колдонуу менен ар бир жеткиликтүү элементтин кычкылдануу даражасын аныктоо маанилүү.
- Андан кийин кычкылдануу абалын өзгөрткөн атомдор же иондор реакцияга катышууга чечкиндүү.
- Минус жана плюс белгилери химиялык реакция учурунда берилген жана алынган эркин электрондордун санын көрсөтөт.
- Андан кийин бардык электрондордун санынын ортосунда минималдуу жалпы эселик аныкталат, башкача айтканда, алынган жана берилген электрондорго калдыксыз бөлүнгөн бүтүн сан.
- Андан кийин ал химиялык реакцияга катышкан электрондорго бөлүнөт.
- Андан кийин кайсы иондор же атомдор калыбына келтирүүчү касиетке ээ экенин, ошондой эле кычкылдандыргычтарды аныктайбыз.
- Акыркы этапта коэффициенттерди теңдемеге коюңуз.
Электрондук баланс ыкмасын колдонуп, бул реакция схемасына коэффициенттерди жайгаштыралы:
NaMnO4 + күкүрттүү суутек + күкүрт кислотасы=S + Mn SO4 +…+…
Маселени чечүү алгоритми
Келгиле, өз ара аракеттенүүдөн кийин кандай заттар пайда болушу керек экенин билели. Реакцияда кычкылдандыргыч (ал марганец болот) жана калыбына келтирүүчү (ал күкүрт болот) аныкталгандыктан, кычкылдануу даражалары өзгөрбөй турган заттар пайда болот. Негизги реакция туз менен күчтүү кычкылтек камтыган кислотанын ортосунда жүргөндүктөн, акыркы заттардын бири суу, экинчиси натрий тузу, тагыраагы натрий сульфаты болот.
Эми электрондорду берүү жана алуу схемасын түзөлү:
- Mn+7 5 алат e=Mn+2.
Схеманын экинчи бөлүгү:
- S-2 gives2e=S0
Биз теңдеменин бөлүктөрүндөгү бардык күкүрт атомдорунун жыйынтыгын чыгарууну унутпай, баштапкы реакцияга коэффициенттерди киргизебиз.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Суутек перекиси катышкан OVR анализи
OVR талдоо алгоритмин колдонуп, уланып жаткан реакция үчүн теңдеме түзө алабыз:
сутек перекиси + күкүрт кислотасы + калий пермагнанаты=Mn SO4 + кычкылтек + …+…
Оксидендирүү даражалары кычкылтек ионун (суутектин перекисиндеги) жана калий перманганатындагы марганец катионун өзгөрткөн. Башкача айтканда, бизде калыбына келтирүүчү, ошондой эле кычкылдандыруучу агент бар.
Келгиле, өз ара аракеттенүүдөн кийин дагы кандай заттарды алууга болорун аныктайлы. Алардын бири суу болот, бул ачык эле кислота менен туздун ортосундагы реакция. Калий жаңы пайда болгон эмесзаттар, экинчи продукт калий тузу, тактап айтканда сульфат болот, анткени реакция күкүрт кислотасы менен болгон.
Схема:
2O – 2 электрон берет жана O 2 0 5
Mn+7 5 электронду кабыл алып, Mn ионуна айланат+2 2
Коэффициенттерди коюңуз.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Калий хроматын камтыган OVR анализинин мисалы
Электрондук баланс ыкмасын колдонуп, коэффициенттер менен теңдеме түзөбүз:
FeCl2 + туз кислотасы + калий хроматы=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Кислиденүү деңгээли темирди (темир хлоридинде II) жана калий дихроматында хром ионун өзгөрттү.
Эми дагы кандай заттар пайда болоорун билүүгө аракет кылалы. Бир туз болушу мүмкүн. Калий эч кандай кошулма түзбөгөндүктөн, экинчи продукт калий тузу, тагыраагы хлорид болот, анткени реакция туз кислотасы менен болгон.
Келгиле диаграмма түзөлү:
Fe+2 берет e= Fe+3 6 редуктор,
2Cr+6 кабыл 6 e=2Cr +31 кычкылдандыргыч.
Баштапкы реакцияга коэффициенттерди коюңуз:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
МисалыКалий йодидин камтыган OVR анализи
Эрежелер менен куралданып, келгиле, теңдеме түзөлү:
калий перманганаты + күкүрт кислотасы + калий йодид…марганец сульфаты + йод +…+…
Кычкылдануу даражасы марганец менен йодду өзгөрттү. Башкача айтканда, калыбына келтирүүчү жана кычкылдандыруучу агент бар.
Эми эмне менен бүтөөрүбүздү билели. Кошумча калий менен болот, башкача айтканда, калий сульфатын алабыз.
Калыбына келтирүү процесстери йод иондорунда жүрөт.
Электрон өткөрүү схемасын түзөлү:
- Mn+7 5 кабыл алат e=Mn+2 2 оксидант,
- 2I- берүү 2 e=I2 0 5 - азайтуучу агент.
Коэффициенттерди баштапкы реакцияга коюңуз, бул теңдемедеги бардык күкүрт атомдорун чогултууну унутпаңыз.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Натрий сульфитин камтыган OVR анализинин мисалы
Классикалык ыкманы колдонуп, схема үчүн теңдеме түзөбүз:
- күкүрт кислотасы + KMnO4 + натрий сульфити… натрий сульфаты + марганец сульфаты +…+…
Өз ара аракеттенүүдөн кийин натрий тузун, сууну алабыз.
Келгиле диаграмма түзөлү:
- Mn+7 5 алат e=Mn+2 2,
- S+4 2 берет e=S+6 5.
Каралып жаткан реакциядагы коэффициенттерди жайгаштырыңыз, коэффициенттерди түзүүдө күкүрт атомдорун кошууну унутпаңыз.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Азот катышкан OVR анализинин мисалы
Келгиле, төмөнкү тапшырманы аткаралы. Алгоритмди колдонуу менен биз толук реакция теңдемесин түзөбүз:
- марганец нитраты + азот кислотасы + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Келгиле, кандай зат дагы эле пайда болгонун талдап көрөлү. Реакция күчтүү кычкылдандыруучу агент менен туздун ортосунда жүргөндүктөн, бул зат суу болот дегенди билдирет.
Электрондордун санынын өзгөрүшүн көрсөт:
- Mn+2 берет 5 e=Mn+7 2 калыбына келтирүүчү агенттин касиеттерин көрсөтөт,
- Pb+4 2 алат e=Pb+2 5 кычкылдандыргыч.
3. Биз баштапкы реакциядагы коэффициенттерди иретке келтиребиз, баштапкы теңдеменин сол тарабындагы бардык азотту кошууну унутпаңыз:
- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Бул реакция азоттун калыбына келтирүүчү касиеттерин көрсөтпөйт.
Азот менен экинчи редокс реакциясы:
Zn + күкүрт кислотасы + HNO3=ZnSO4 + NO+…
- Zn0 берүү 2 e=Zn+23 реставратор болот,
N+5кабыл 3 e=N+2 2 кычкылдандыргыч.
Берилген реакциядагы коэффициенттерди жайгаштырыңыз:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
Кычкылдануу-калыбына келтирүү реакцияларынын мааниси
Эң белгилүү калыбына келтирүү реакциялары – бул өсүмдүктөргө мүнөздүү болгон фотосинтез. Калыбына келтирүүчү касиеттери кантип өзгөрөт? Процесс биосферада жүрөт, тышкы булактын жардамы менен энергиянын көбөйүшүнө алып келет. Дал ушул энергия адамзат өзүнүн муктаждыктары үчүн колдонот. Химиялык элементтер менен байланышкан кычкылдануу жана калыбына келтирүү реакцияларынын мисалдарынын арасында азот, көмүртек жана кычкылтек кошулмаларынын өзгөрүшү өзгөчө мааниге ээ. Фотосинтездин аркасында жердин атмосферасы тирүү организмдердин өнүгүшү үчүн зарыл болгон курамына ээ. Фотосинтездин аркасында абанын кабыгындагы көмүр кычкыл газынын көлөмү көбөйбөйт, жер бети ысып кетпейт. Өсүмдүк бир гана редокс реакциясынын жардамы менен өнүгүп тим болбостон, адамга керектүү кычкылтек, глюкоза сыяктуу заттарды да пайда кылат. Бул химиялык реакциясыз жаратылыштагы заттардын толук цикли, ошондой эле органикалык жашоо болушу мүмкүн эмес.
РИАнын практикалык колдонулушу
Металлдын бетин сактап калуу үчүн активдүү металлдар калыбына келтирүүчү касиетке ээ экенин билүү керек, андыктан химиялык коррозия процессин жайлатып, бетти бир кыйла активдүү элементтин катмары менен жабууга болот. Редокстук касиеттери бар болгондуктан ичүүчү суу тазаланып, дезинфекцияланат. Коэффициенттерди теңдемеде туура жайгаштырмайынча эч кандай маселе чечилбейт. Каталарды болтурбоо үчүн, бардык редокс жөнүндө түшүнүккө ээ болуу маанилүүпараметрлер.
Химиялык коррозиядан коргоо
Коррозия адамдын жашоосу жана ишмердүүлүгү үчүн өзгөчө көйгөй. Бул химиялык өзгөрүүнүн натыйжасында металл бузулуп, машинанын тетиктери, станоктор эксплуатациялык мүнөздөмөлөрүн жоготот. Мындай көйгөйдү оңдоо үчүн протекторду коргоо колдонулат, металл лак же боёк катмары менен капталат жана коррозияга каршы эритмелер колдонулат. Мисалы, темирдин бети активдүү металл - алюминий катмары менен капталган.
Тыянак
Адамдын организминде ар кандай калыбына келтирүү реакциялары пайда болуп, тамак сиңирүү системасынын нормалдуу иштешин камсыздайт. Ачытуу, ажыроо, дем алуу сыяктуу негизги жашоо процесстери да калыбына келтирүүчү касиеттерге байланыштуу. Биздин планетадагы бардык жандыктар окшош жөндөмдүүлүктөргө ээ. Электрондорду кайтаруу жана кабыл алуу реакциялары болмоюнча аммиакты, щелочторду жана кислоталарды кен казып алуу, өнөр жай өндүрүшү мүмкүн эмес. Аналитикалык химияда көлөмдүк анализдин бардык методдору так редокс процесстерине негизделген. Химиялык коррозия сыяктуу жагымсыз көрүнүш менен күрөшүү да ушул процесстерди билүүнүн негизинде жүргүзүлөт.
