Жарым реакция ыкмасы: алгоритм

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 05:34

Реакциялашуучу бирикмелерди түзүүчү атомдордун кычкылдануу даражаларынын өзгөрүшү менен көптөгөн химиялык процесстер жүрөт. Редокс түрүндөгү реакциялар үчүн теңдемелерди жазуу көбүнчө заттардын ар бир формуласынын алдына коэффициенттерди жайгаштыруу кыйынчылыгы менен коштолот. Бул максаттар үчүн зарядды бөлүштүрүүнүн электрондук же электрон-иондук балансына байланыштуу техникалар иштелип чыккан. Макалада теңдемелерди жазуунун экинчи жолу кеңири сүрөттөлөт.

Жарым реакция ыкмасы, объект

Коэффицент факторлорунун бөлүштүрүлүшүнүн электрон-иондук балансы деп да аталат. Метод рН ар кандай маанидеги эриген чөйрөдөгү аниондор же катиондор арасында терс заряддуу бөлүкчөлөрдүн алмашуусуна негизделген.

Кычкылдануучу жана калыбына келтирүүчү типтеги электролиттердин реакцияларына терс же оң заряддуу иондор катышат. Молекулярдык-иондук теңдемелержарым реакциялар методуна негизделген түрлөрү ар кандай процесстин маңызын ачык далилдейт.

Тең салмактуулукту түзүү үчүн иондук бөлүкчөлөр катары күчтүү звенонун электролиттерин, ал эми алсыз кошулмаларды, газдарды жана диссоциацияланбаган молекулалар түрүндөгү жаан-чачындарды атайын белгилөө колдонулат. Схеманын бир бөлүгү катары алардын кычкылдануу даражасы өзгөргөн бөлүкчөлөрдү көрсөтүү зарыл. Баланстагы эриткич чөйрөнү аныктоо үчүн кислоталуу (H⁺), щелочтуу (OH^-) жана нейтралдуу (H_{2)O) шарттар.}

Эмне үчүн колдонулат?

OVRда жарым реакция ыкмасы кычкылдануу жана калыбына келтирүү процесстери үчүн иондук теңдемелерди өзүнчө жазууга багытталган. Акыркы баланс алардын суммасы болот.

Аткаруу кадамдары

Жарым реакция ыкмасынын өзүнүн жазуу өзгөчөлүктөрү бар. Алгоритм төмөнкү этаптарды камтыйт:

- Биринчи кадам бардык реагенттердин формулаларын жазуу. Мисалы:

H₂S + KMnO₄ + HCl

- Андан кийин ар бир түзүүчү процесстин химиялык көз карашынан алганда функциясын түзүшүңүз керек. Бул реакцияда KMnO₄ кычкылдандыргыч, H₂S калыбына келтирүүчү агент, ал эми HCl кислоталуу чөйрөнү аныктайт.

- Үчүнчү кадам – атомдору кычкылдануу даражасы өзгөргөн күчтүү электролит потенциалы бар иондук реакцияга кирүүчү бирикмелердин формулаларын жаңы саптан жазып алуу. Бул өз ара аракеттенүүдө MnO₄^- кычкылдандыруучу агент катары иштейт, H₂Sкалыбына келтирүүчү реагент жана H⁺ же оксоний катиону H₃O⁺ кислота чөйрөсүн аныктайт. Газ түрүндөгү, катуу же алсыз электролиттик кошулмалар толук молекулярдык формулалар менен туюнтулган.

Баштапкы компоненттерди билүү менен, кайсы кычкылдандыруучу жана калыбына келтирүүчү реагенттер, тиешелүүлүгүнө жараша, калыбына келтирилген жана кычкылданган формага ээ болорун аныктоого аракет кылыңыз. Кээде акыркы заттар шартта коюлган, бул ишти жеңилдетет. Төмөнкү теңдеме H₂S (күкүрттүү суутек) S (күкүрт) жана анион MnO₄ ^{өтүшүн көрсөтөт. -- Mn катион}2+.

Сол жана оң бөлүктөрдөгү атомдук бөлүкчөлөрдү тең салмактоо үчүн кислота чөйрөгө суутек катиону H⁺ же молекулалык суу кошулат. Гидроксид иондору OH^- же H₂O.

щелочтуу эритмеге кошулат.

MnO₄^-→ Mn²⁺

Эритмеде манганат иондорунун кычкылтек атому H⁺ менен бирге суу молекулаларын түзөт. Элементтердин санын теңдөө үчүн теңдеме төмөнкүчө жазылат: 2^{O + Mn}2+.

Андан кийин электрдик тең салмактуулук жүргүзүлөт. Бул үчүн, сол бөлүмдө заряддардын жалпы суммасын карап көрөлү, ал +7 чыгат, андан кийин оң жагында +2 чыгат. Процессти тең салмактоо үчүн баштапкы заттарга беш терс бөлүкчө кошулат: 8H⁺ + MnO₄^-+ 5e ^- → 4H₂O + Mn²⁺. Бул жарым реакциянын кыскарышына алып келет.

Эми атомдордун санын теңдөө үчүн кычкылдануу процесси жүрөт. Бул үчүн, оң жагындасуутек катиондорун кошуу: H₂S → 2H⁺ + S.

Алымдар теңдештирилгенден кийин: H₂S -2e^- → 2H⁺ + S. Баштапкы кошулмалардан эки терс бөлүкчө алынганын көрүүгө болот. Бул кычкылдануу процессинин жарым реакциясы болуп чыкты.

Теңдемени тең тилкеге жазыңыз жана берилген жана алынган заряддарды теңдеңиз. Эң кичине көбөйтүүчүлөрдү аныктоо эрежеси боюнча ар бир жарым реакция үчүн көбөйтүүчү тандалат. Кычкылдануу жана калыбына келтирүү теңдемеси ага көбөйтүлөт.

Эми сол жана оң жактарды кошуп, электрон бөлүкчөлөрүнүн санын азайтып, эки балансты кошо аласыз.

8H⁺ + MnO₄^- + 5e^-→ 4H₂O + Mn²⁺ |2

H₂S -2e^- → 2H⁺ + S |5

16H⁺ + 2MnO₄^- + 5H₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 10H⁺ + 5S

Натыйжадагы теңдемеде H⁺ санын 10го кыскарта аласыз: 6H⁺ + 2MnO₄ ^- + 5H₂S → 8H₂O + 2Mn ²⁺ + 5S.

8ге барабар болгон жебеге чейинки жана андан кийинки кычкылтек атомдорунун санын санап, ион балансынын тууралыгын текшерүү. Ошондой эле баланстын акыркы жана баштапкы бөлүктөрүнүн заряддарын текшерүү керек: (+6) + (-2)=+4. Эгер баары дал келсе, анда ал туура.

Жарым реакция ыкмасы иондук белгиден молекулярдык теңдемеге өтүү менен аяктайт. Ар бир аниондук жанабаланстын сол жагындагы катиондук бөлүкчө, заряддуу карама-каршы ион тандалат. Андан кийин алар оң жагына, ошол эле өлчөмдө которулат. Эми иондорду бүт молекулаларга бириктирүүгө болот.

6H⁺ + 2MnO₄^- + 5H₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 5S

6Cl^- + 2K⁺ → 6Cl^- + 2K ⁺

H₂S + KMnO₄ + 6HCl → 8H₂O + 2MnCl ₂ + 5S + 2KCl.

Электрондук типтеги баланстарды жазуу менен бирге алгоритми молекулярдык теңдемени жазууга чейин жеткен жарым реакциялар ыкмасын колдонууга болот.

кычкылдандыргычтарды аныктоо

Бул роль терс заряддуу электрондорду кабыл алган иондук, атомдук же молекулярдык бөлүкчөлөргө таандык. Кычкылдануучу заттар реакцияларда калыбына келтирилет. Аларда оңой толтурула турган электрондук жетишсиздик бар. Мындай процесстер редокс жарым реакциясын камтыйт.

Бардык эле заттар электрондорду кабыл алуу жөндөмүнө ээ эмес. Күчтүү кычкылдандыруучу агенттерге төмөнкүлөр кирет:

галоген өкүлдөрү;
кислота сыяктуу азот, селен жана күкүрт;
калий перманганаты, бихромат, манганат, хромат;
марганец жана коргошундун төрт валенттүү оксиддери;
күмүш жана алтын иондук;
газ түрүндөгү кычкылтек кошулмалары;
эки валенттүү жез жана бир валенттүү күмүш оксиддери;
хлор камтыган туз компоненттери;
роял арагы;
сутек перекиси.

Кемдетүүчү агенттерди аныктоо

Бул роль терс зарядды чыгарган иондук, атомдук же молекулалык бөлүкчөлөргө таандык. Реакцияларда калыбына келтирүүчү заттар электрондор жок болгондо кычкылдануу аракетине өтөт.

Калыбына келтирүүчү касиеттери бар:

көп металлдардын өкүлдөрү;
күкүрттүн төрт валенттүү бирикмелери жана күкүрт суутек;
галогендүү кислоталар;
темир, хром жана марганец сульфаттары;
калайдын эки валенттүү хлориди;
азотту камтыган реагенттер, мисалы, азот кислотасы, эки валенттүү оксид, аммиак жана гидразин;
табигый көмүртек жана анын эки валенттүү оксиди;
сутек молекулалары;
фосфор кислотасы.

Электрон-иондук методдун артыкчылыктары

Кычкылдануу-калыбына келтирүү реакцияларын жазуу үчүн электрондук формадагы баланска караганда жарым-реакция ыкмасы көбүрөөк колдонулат.

Бул электрон-иондук методдун артыкчылыктарына байланыштуу:

Теңдемени жазып жатканда, чечимде бар чыныгы иондорду жана бирикмелерди эске алыңыз.
Адегенде сизде пайда болгон заттар тууралуу маалымат жок болушу мүмкүн, алар акыркы этапта аныкталат.
Кычкылдануу даражасы дайындары дайыма эле талап кылынбайт.
Усулдун аркасында жарым реакцияга катышкан электрондордун санын, эритменин рН кандай өзгөрөрүн биле аласыз.
Singularityпроцесстер жана пайда болгон заттардын түзүлүшү.

Кислота эритмесиндеги жарым реакциялар

Суутек иондорунун ашыкча болушу менен эсептөөлөрдү жүргүзүү негизги алгоритмге баш ийет. Кислота чөйрөсүндөгү жарым реакциялар ыкмасы ар кандай процесстин курамдык бөлүктөрүн жазуудан башталат. Андан кийин алар атомдук жана электрондук заряддын балансы менен иондук формадагы теңдеме түрүндө туюнтулат. Кычкылдандыруучу жана калыбына келтирүүчү мүнөздөгү процесстер өзүнчө жазылат.

Атомдук кычкылтекти анын ашыкча болушу менен реакциялар багытында теңдөө үчүн суутек катиондору киргизилет. H⁺ өлчөмү молекулярдык сууну алуу үчүн жетиштүү болушу керек. кычкылтектин жетишсиздиги багытында, H₂O.

Андан соң суутек атомдору менен электрондордун тең салмактуулугун жүргүзүңүз.

Алар коэффициенттердин тизилиши менен жебеге чейинки жана кийинки теңдемелердин бөлүктөрүн жыйынтыкташат.

Бирдей иондорду жана молекулаларды азайтыңыз. Жок аниондук жана катиондук бөлүкчөлөр жалпы теңдемеде буга чейин жазылган реагенттерге кошулат. Алардын жебеден кийинки жана алдындагы саны дал келиши керек.

OVR теңдемеси (жарым реакция ыкмасы) молекулярдык форманын даяр туюнтмасын жазууда аткарылды деп эсептелет. Ар бир компонентте белгилүү бир көбөйтүүчү болушу керек.

Кычкыл чөйрөлөр үчүн мисалдар

Натрий нитритинин хлор кислотасы менен өз ара аракеттенүүсү натрий нитраты менен туз кислотасынын пайда болушуна алып келет. Коэффициенттерди иретке келтирүү үчүн жарым реакциялар ыкмасы, теңдемелерди жазуу мисалдары колдонулаткислоталуу чөйрөнү көрсөтүү менен байланышкан.

NaNO₂ + HClO₃ → NaNO₃ + HCl

ClO₃^- + 6H⁺ + 6e^- → 3H₂O + Cl^- |1

NO₂^- + H₂O – 2e^- → NO₃^- +2H⁺ |3

ClO₃^- + 6H⁺ + 3H₂ O + 3NO₂^- → 3H₂O + Cl ^- + 3NO₃^- +6H⁺

ClO₃^- + 3NO₂^{-→ Cl}- ^{+ 3NO}3-

3Na⁺ + H⁺ → 3Na⁺ + H ⁺

3NaNO₂ + HClO₃ → 3NaNO₃ + HCl.

Бул процессте нитриттен натрий нитраты, хлор кислотасынан туз кислотасы пайда болот. Азоттун кычкылдануу даражасы +3төн +5ке чейин өзгөрөт, ал эми хлордун заряды +5 -1ге айланат. Эки продукт тең чөкпөйт.

Шелочу чөйрө үчүн жарым реакциялар

Ашыкча гидроксид иондору менен эсептөөлөрдү жүргүзүү кислоталуу эритмелер үчүн эсептөөлөргө туура келет. щелочтуу чөйрөдө жарым реакциялар ыкмасы да процесстин составдык бөлүктөрүн иондук теңдемелер түрүндө туюнтуудан башталат. Айырмачылыктар атомдук кычкылтектин санын түздөө учурунда байкалат. Ошентип, реакциянын капталына молекулярдык суу ашыкча кошулат, ал эми карама-каршы жагына гидроксид аниондору кошулат.

H₂O молекуласынын алдындагы коэффициент жебеден кийинки жана ага чейинки кычкылтектин өлчөмүндөгү айырманы жана OH^{- үчүниондор эки эсеге көбөйөт. кычкылдануу учурундакалыбына келтирүүчү агенттин ролун аткарган реагент гидроксил аниондорунан O атомдорун чыгарат.}

Жарым реакциялар ыкмасы алгоритмдин калган кадамдары менен аяктайт, алар кислоталык ашыкча процесстерге дал келет. Жыйынтыгында молекулярдык теңдеме пайда болот.

щелочтуу мисалдар

Йод натрий гидроксиди менен аралашканда натрий йодид жана йодат суу молекулалары пайда болот. Процесстин тең салмактуулугун алуу үчүн жарым реакция ыкмасы колдонулат. щелочтуу эритмелердин мисалдары атомдук кычкылтектин теңдеши менен байланышкан өз өзгөчөлүктөрүнө ээ.

NaOH + I₂ →NaI + NaIO₃ + H₂O

I + e^- → I^- |5

6OH^- + I - 5e^- → I^- + 3H 2_{O + IO}3- ^|1

I + 5I + 6OH^- → 3H₂O + 5I^- + IO ₃^-

6Na⁺ → Na⁺ + 5Na⁺

6NaOH + 3I₂ →5NaI + NaIO₃ + 3H₂O.

Реакциянын натыйжасы молекулярдык йоддун кызгылт көк түсүнүн жоголуп кетиши. Натрий йодидинин жана йодаттын пайда болушу менен бул элементтин кычкылдануу даражасы 0дөн -1ге жана +5ке чейин өзгөрөт.

Нейтарап чөйрөдөгү реакциялар

Көбүнчө бул туздардын гидролизинде бир аз кычкыл (рН 6дан 7ге чейин) же бир аз щелочтуу (рН 7ден 8ге чейин) эритменин пайда болушу менен жүрүүчү процесстердин аталышы..

Нейтралдуу чөйрөдөгү жарым реакция ыкмасы бир нече түрүндө жазылганпараметрлер.

Биринчи ыкма туздун гидролиздигин эске албайт. Орто нейтралдуу катары кабыл алынат, ал эми молекулярдык суу жебенин сол жагына таандык. Бул вариантта жарым реакциянын бири кислота, экинчиси щелоч катары кабыл алынат.

Экинчи ыкма рН маанисинин болжолдуу маанисин коюуга мүмкүн болгон процесстерге ылайыктуу. Андан кийин ион-электрондук ыкма боюнча реакциялар щелочтук же кислота эритмесинде каралат.

Нейтралдык чөйрө мисалы

Сууга сульфид натрий бихроматы менен кошулганда күкүрт, натрий жана үч валенттүү хром гидроксидинин чөкмөсү алынат. Бул нейтралдуу чечим үчүн мүнөздүү реакция.

Na₂Cr₂O₇ + H₂ S +H2O → NaOH + S + Cr(OH)₃

H₂S - 2e^- → S + H⁺ |3

7H₂O + Cr₂O₇^2- + 6e^- → 8OH^- + 2Cr(OH)₃ |1

7H₂O +3H₂S + Cr₂O ₇^2- → 3H⁺ +3S + 2Cr(OH)₃ +8OH^-. Суутек катиондору жана гидроксид аниондору биригип, 6 суу молекуласын пайда кылат. Аларды оң жана сол жагынан алып салууга болот, ашыкча бөлүгү жебенин алдына калтырылат.

H₂O +3H₂S + Cr₂O ₇^2- → 3S + 2Cr(OH)₃ +2OH^-

2Na⁺ → 2Na⁺

Na₂Cr₂O₇ + 3H₂ S +H₂O → 2NaOH + 3S + 2Cr(OH)₃

Реакциянын аягында көк хром гидроксиди менен сары чөкмө пайда болот.натрий гидроксиди менен щелочтук эритмедеги күкүрт. S элементинин -2 менен кычкылдануу даражасы 0, ал эми хром заряды +6 менен +3 болот.