Bu xususiyatga asoslanib, ular oksidlovchi- kamaytirish reaktsiyalari va oksidlanish darajasi o'zgarmagan holda sodir bo'ladigan reaktsiyalar kimyoviy elementlar.
Bularga ko'plab reaktsiyalar, shu jumladan barcha almashtirish reaktsiyalari, shuningdek kamida bitta oddiy modda ishtirok etadigan birikma va parchalanish reaktsiyalari kiradi, masalan:
Esingizda bo'lsa, murakkab oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida koeffitsientlar elektron balans usuli yordamida hisoblanadi:
IN organik kimyo yorqin misol oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari aldegidlarning xossalariga xizmat qilishi mumkin.
1. Ular mos keladigan spirtlarga qaytariladi:
2. Aldegidlar tegishli kislotalarga oksidlanadi:
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining yuqoridagi barcha misollarining mohiyati taniqli elektron muvozanat usuli yordamida taqdim etildi. U reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlaridagi atomlarning oksidlanish darajalarini solishtirishga hamda oksidlanish va qaytarilish jarayonlaridagi elektronlar sonini muvozanatlashga asoslangan. Bu usul har qanday fazalarda sodir bo'ladigan reaktsiyalar uchun tenglamalarni tuzish uchun ishlatiladi. Bu uni ko'p qirrali va qulay qiladi. Ammo shu bilan birga, uning jiddiy kamchiligi bor - eritmalarda sodir bo'ladigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining mohiyatini ifodalashda haqiqatda mavjud bo'lmagan zarralar ko'rsatiladi.
Bunday holda, boshqa usul - yarim reaksiya usulini qo'llash qulayroqdir. U haqiqatda mavjud bo'lgan zarralarni hisobga olgan holda oksidlanish va qaytarilish jarayonlari uchun ion-elektron tenglamalarni tuzishga va ularni keyinchalik yig'ishga asoslangan. umumiy tenglama. Ushbu usulda "oksidlanish darajasi" tushunchasi qo'llanilmaydi va mahsulotlar reaktsiya tenglamasini olish orqali aniqlanadi.
Bu usulni misol bilan ko’rsatamiz: ruxning konsentrlangan nitrat kislota bilan oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi tenglamasini tuzamiz.
1. Faqat qaytaruvchi va uning oksidlanish mahsuloti, oksidlovchi va qaytarilish mahsulotini o'z ichiga olgan jarayonning ionli sxemasini yozamiz:
2. Oksidlanish jarayonining ion-elektron tenglamasini tuzamiz (bu 1-yarim reaksiya):
3. Qaytarilish jarayonining ion-elektron tenglamasini tuzamiz (bu 2-yarim reaksiya):
E'tibor bering: elektron-ion tenglamalari massa va zaryadning saqlanish qonuniga muvofiq yoziladi.
4. Qaytaruvchi va oksidlovchi o'rtasidagi elektronlar soni muvozanatli bo'lishi uchun yarim reaksiya tenglamalarini yozamiz:
5. Yarim reaksiya tenglamalarini hadlar bo‘yicha umumlashtiramiz. Reaksiya uchun umumiy ion tenglamasini tuzamiz:
Reaksiya tenglamasining to'g'riligini ion shaklida tekshiramiz:
- Elementlar atomlari soni va zaryadlar soni bo'yicha tenglikni saqlash
- Ion reaktsiyasi tenglamasining chap va o'ng tomonlarida elementlarning atomlari soni teng bo'lishi kerak.
- Ion tenglamaning chap va o'ng tomonidagi zarrachalarning umumiy zaryadi bir xil bo'lishi kerak.
6. Tenglamani molekulyar shaklda yozing. Buning uchun ion tenglamasiga kiritilgan ionlarga qarama-qarshi zaryadli ionlarning kerakli sonini qo'shing:
Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar. Bularga, masalan, barcha ion almashinuv reaktsiyalari, shuningdek, ko'plab qo'shilish reaktsiyalari kiradi, masalan:
Ko'p parchalanish reaktsiyalari:
Esterifikatsiya reaktsiyalari:
Oksidlanish holati
Oksidlanish darajasi molekuladagi atomning nominal zaryadi bo'lib, molekula ionlardan iborat va odatda elektr neytral hisoblanadi.
Murakkab tarkibidagi eng elektromanfiy elementlar manfiy oksidlanish darajalariga ega, elektron manfiyligi kamroq elementlarning atomlari esa ijobiy oksidlanish darajalariga ega.
Oksidlanish holati rasmiy tushunchadir; ba'zi hollarda oksidlanish darajasi valentlik bilan mos kelmaydi.
Masalan:
N2H4 (gidrazin)
azotning oksidlanish darajasi – -2; azotning valentligi - 3.
Oksidlanish darajasini hisoblash
Elementning oksidlanish darajasini hisoblash uchun quyidagi fikrlarni hisobga olish kerak:
1. Oddiy moddalardagi atomlarning oksidlanish darajalari nolga teng (Na 0; H2 0).
2. Algebraik yig'indi Molekulani tashkil etuvchi barcha atomlarning oksidlanish darajalari doimo nolga teng bo'lib, kompleks ionda bu yig'indi ion zaryadiga teng bo'ladi.
3. Atomlar doimiy oksidlanish darajasiga ega: ishqoriy metallar(+1), gidroksidi tuproq metallari (+2), vodorod (+1) (vodorodning oksidlanish darajasi -1 bo'lgan NaH, CaH2 va boshqalar gidridlaridan tashqari), kislorod (-2) (F 2 - dan tashqari). 1 O +2 va kislorodning oksidlanish darajasi -1 bo'lgan –O–O– guruhini o'z ichiga olgan peroksidlar.
4. Elementlar uchun musbat oksidlanish darajasi davriy tizimning guruh raqamiga teng qiymatdan oshmasligi kerak.
Misollar:
V 2 +5 O 5 -2 ;Na 2 +1 B 4 +3 O 7 -2 ;K +1 Cl +7 O 4 -2 ;N -3 H 3 +1 ;K2 +1 H +1 P +5 O 4 -2 ;Na 2 +1 Cr 2 +6 O 7 -2
Oksidlanish darajasi o'zgarmagan va o'zgarmaydigan reaksiyalar
Ikkita tur mavjud kimyoviy reaksiyalar:
Elementlarning oksidlanish darajasi o'zgarmaydigan reaksiyalar:
Qo'shilish reaktsiyalari
SO 2 +Na 2 O → Na 2 SO 3
Parchalanish reaksiyalari
Cu(OH) 2 → CuO + H 2 O
Almashinuv reaktsiyalari
AgNO 3 + KCl → AgCl + KNO 3
NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O
Reaksiyaga kiruvchi birikmalarni tashkil etuvchi elementlar atomlarining oksidlanish darajalari o‘zgargan reaksiyalar:
2Mg 0 + O 2 0 → 2Mg +2 O -2
2KCl +5 O 3 -2 →2KCl -1 + 3O 2 0
2KI -1 + Cl 2 0 → 2KCl -1 + I 2 0
Mn +4 O 2 + 4HCl -1 ® Mn +2 Cl 2 + Cl +1 2 0 + 2H 2 O
Bunday reaksiyalar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari deyiladi
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari - bu atomlarning oksidlanish darajalari o'zgargan reaktsiyalar. Redoks reaktsiyalari juda keng tarqalgan. Barcha yonish reaktsiyalari oksidlanish-qaytarilishdir.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi bir-biridan alohida sodir bo'lmaydigan ikkita jarayondan iborat. Oksidlanish darajasini oshirish jarayoni oksidlanish deb ataladi. Oksidlanish bilan bir vaqtda qaytarilish, ya'ni oksidlanish darajasini pasaytirish jarayoni sodir bo'ladi.
Oksidlanish, qaytarilish
Shunga ko'ra, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida ikkita asosiy ishtirokchi mavjud: oksidlovchi va qaytaruvchi. Elektronlarni yo'qotish jarayoni oksidlanishdir. Oksidlanish jarayonida oksidlanish darajasi ortadi. Reaksiya jarayonida oksidlovchi vosita oksidlanish darajasini pasaytiradi va kamayadi. Bu erda oksidlovchi kimyoviy element va oksidlovchi moddani farqlash kerak.
N +5
- oksidlovchi; HN +5
O3 va NaN +5
O 3 - oksidlovchi moddalar.
Agar nitrat kislota va uning tuzlarini kuchli oksidlovchi moddalar desak, bu bilan oksidlovchi moddaning azot atomlari ekanligini tushunamiz. oksidlanish darajasi+5, va umuman butun moddani emas.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasining ikkinchi majburiy ishtirokchisi qaytaruvchi deyiladi. Elektronlarni qo'shish jarayoni qisqarishdir. Qaytarilish vaqtida oksidlanish darajasi pasayadi.
Qaytaruvchi vosita reaksiya jarayonida oksidlanib, oksidlanish sonini oshiradi. Xuddi oksidlovchi moddada bo'lgani kabi, qaytaruvchi modda va qaytaruvchi kimyoviy elementni farqlash kerak. Aldegidni alkogolga qaytarish reaktsiyasini amalga oshirayotganda, biz faqat oksidlanish darajasi -1 bo'lgan vodorodni ololmaymiz, balki qandaydir gidridni, yaxshisi lityum alyuminiy gidridni olamiz.
N -1
- kamaytiruvchi vosita; NaH -1
va LiAlH -1
4 - kamaytiruvchi moddalar.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida elektronlarning qaytaruvchidan oksidlovchiga to'liq o'tishi juda kam uchraydi, chunki ion bog'lari bo'lgan birikmalar kam. Ammo koeffitsientlarni tartibga solishda biz bunday o'tish sodir bo'ladi degan taxmindan kelib chiqamiz. Bu oksidlovchi va qaytaruvchi vosita formulalari oldida asosiy koeffitsientlarni to'g'ri aniqlash imkonini beradi.
5H 2 SO 3 + 2KMnO 4 = 2H 2 SO 4 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
S +4
– 2e → S +6
5 - qaytaruvchi vosita, oksidlanish
Mn +7
+ 5e → Mn +2
2 - oksidlovchi, qaytaruvchi
Berilgan reaksiyada elektron oladigan atomlar yoki ionlar oksidlovchi moddalar, elektron beruvchilar esa qaytaruvchi moddalardir.
Moddaning oksidlanish-qaytarilish xossalari va uning tarkibidagi atomlarning oksidlanish darajasi
Maksimal oksidlanish darajasiga ega bo'lgan elementlarning atomlarini o'z ichiga olgan birikmalar faqat shu atomlar tufayli oksidlovchi moddalar bo'lishi mumkin, chunki ular allaqachon barcha valentlik elektronlaridan voz kechgan va faqat elektronlarni qabul qilishga qodir. Element atomining maksimal oksidlanish darajasi guruh raqamiga teng davriy jadval, bu element tegishli bo'lgan. Minimal oksidlanish darajasiga ega bo'lgan elementlarning atomlarini o'z ichiga olgan birikmalar faqat qaytaruvchi sifatida xizmat qilishi mumkin, chunki ular faqat elektronlar berishga qodir, chunki tashqi energiya darajasi bunday atomlarda u sakkiz elektron bilan yakunlanadi. Metall atomlari uchun minimal oksidlanish darajasi 0, metall bo'lmaganlar uchun - (n–8) (bu erda n - davriy jadvaldagi guruh soni). bilan elementlarning atomlarini o'z ichiga olgan birikmalar o'rta daraja oksidlanish o'zaro ta'sir qiladigan sherikga va reaksiya sharoitlariga qarab ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi moddalar bo'lishi mumkin.
Eng muhim qaytaruvchi va oksidlovchi moddalar
Reduktorlar:
metallar,
vodorod,
ko'mir.
Uglerod (II) oksidi (CO).
Vodorod sulfidi (H 2 S);
oltingugurt oksidi (IV) (SO 2);
oltingugurt kislotasi H 2 SO 3 va uning tuzlari.
Gidrogal kislotalar va ularning tuzlari.
Pastroq oksidlanish darajasidagi metall kationlari: SnCl 2, FeCl 2, MnSO 4, Cr 2 (SO 4) 3.
Azot kislotasi HNO 2;
ammiak NH 3;
hidrazin NH 2 NH 2;
azot oksidi (II) (NO).
Elektroliz paytida katod.
Oksidlovchi moddalar
Galogenlar.
Kaliy permanganat (KMnO 4);
kaliy manganat (K 2 MnO 4);
marganets (IV) oksidi (MnO 2).
Kaliy dixromat (K 2 Cr 2 O 7);
kaliy xromati (K 2 CrO 4).
Azot kislotasi (HNO 3).
Sulfat kislota (H 2 SO 4) kons.
Mis (II) oksidi (CuO);
qo'rg'oshin (IV) oksidi (PbO 2);
kumush oksidi (Ag 2 O);
vodorod periks (H 2 O 2).
Temir (III) xlorid (FeCl 3).
Bertolet tuzi (KClO 3).
Elektroliz paytida anod.
Har bir bunday yarim reaksiya standart redoks potentsiali E 0 (o'lcham - volt, V) bilan tavsiflanadi. E0 qanchalik katta bo'lsa, oksidlovchi modda sifatida oksidlovchi shakl shunchalik kuchli va qaytaruvchi sifatida qaytarilgan shakl kuchsiz bo'ladi va aksincha.
Yarim reaksiya potentsiallar uchun mos yozuvlar nuqtasi sifatida olinadi: 2H + + 2ē ® H 2, bu uchun E 0 =0
Yarim reaksiyalar uchun M n+ + nē ® M 0, E 0 standart elektrod potensiali deb ataladi. Ushbu potentsialning kattaligiga asoslanib, metallar odatda bir qator standart elektrod potentsiallariga (metall kuchlanishlar seriyasiga) joylashtiriladi:
|
Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au |
Bir qator stresslar metallarning kimyoviy xossalarini tavsiflaydi:
1. Metall kuchlanish qatorida qanchalik chap tomonda joylashgan bo'lsa, uning qaytarilish qobiliyati shunchalik kuchli va eritmadagi ionining oksidlanish qobiliyati shunchalik zaif bo'ladi (ya'ni, elektronlarni qanchalik oson beradi (oksidlanadi) va shunchalik qiyin bo'ladi). uning ionlari elektronlarni qayta biriktirishi uchun).
2. Har bir metall tuz eritmalaridan uning o'ng tomonidagi kuchlanish qatorida joylashgan metallarni siqib chiqarishga qodir, ya'ni. keyingi metallarning ionlarini elektr neytral atomlarga kamaytiradi, elektronlarni beradi va ionlarning o'ziga aylanadi.
3. Faqat vodorodning (H) chap tomonidagi kuchlanish qatorida joylashgan metallar uni kislota eritmalaridan siqib chiqarishga qodir (masalan, Zn, Fe, Pb, lekin Cu, Hg, Ag emas).
Galvanik hujayralar
Elektrolitlar bilan to'ldirilgan sifon orqali bir-biri bilan aloqa qiladigan har ikki metall o'z tuzlarining eritmalariga botirilib, galvanik elementni hosil qiladi. Eritmalarga botirilgan metall plitalar elementning elektrodlari deb ataladi.
Agar siz elektrodlarning tashqi uchlarini (element qutblarini) sim bilan ulasangiz, u holda elektronlar potentsial past bo'lgan metalldan yuqori potentsialga ega bo'lgan metallga (masalan, Zn dan) o'ta boshlaydi. Pb). Elektronlarning ketishi eritmadagi metall va uning ionlari o'rtasida mavjud bo'lgan muvozanatni buzadi va eritmaga yangi ionlar sonining o'tishiga olib keladi - metall asta-sekin eriydi. Shu bilan birga, boshqa metallga o'tadigan elektronlar eritmadagi ionlarni uning yuzasida chiqaradi - metall eritmadan chiqariladi. Oksidlanish sodir bo'ladigan elektrodga anod deyiladi. Qaytarilish sodir bo'ladigan elektrodga katod deyiladi. Qo'rg'oshin-sink xujayrasida sink elektrod anod, qo'rg'oshin elektrod esa katoddir.
Shunday qilib, yopiq galvanik elementda bir-biri bilan bevosita aloqada bo'lmagan metall va boshqa metallning tuz eritmasi o'rtasida o'zaro ta'sir sodir bo'ladi. Birinchi metallning atomlari elektronlardan voz kechib, ionlarga, ikkinchi metallning ionlari esa elektron qo'shib, atomlarga aylanadi. Birinchi metall ikkinchisini tuzining eritmasidan siqib chiqaradi. Masalan, mos ravishda Zn(NO 3) 2 va Pb (NO 3) 2 eritmalariga botirilgan rux va qo'rg'oshindan tashkil topgan galvanik elementning ishlashi paytida elektrodlarda quyidagi jarayonlar sodir bo'ladi:
Zn – 2ē → Zn 2+
Pb 2+ + 2ē → Pb
Ikkala jarayonni umumlashtirib, elementda sodir bo'ladigan reaktsiyani ion shaklida ifodalovchi Zn + Pb 2+ → Pb + Zn 2+ tenglamasini olamiz. Molekulyar tenglama xuddi shunday reaktsiya quyidagicha bo'ladi:
Zn + Pb(NO 3) 2 → Pb + Zn(NO 3) 2
Galvanik elementning elektromotor kuchi uning ikkita elektrodi orasidagi potentsial farqga teng. Uni aniqlashda har doim katta potentsialdan kichiki ayiriladi. Masalan, ko'rib chiqilayotgan elementning elektromotor kuchi (EMF) quyidagilarga teng:
|
E.m.f. = |
-0,13 |
(-0,76) |
0,63v |
|
|
E Pb |
EZn |
Agar metallar ion konsentratsiyasi 1 g-ion/l bo'lgan eritmalarga botirilsa, u shunday qiymatga ega bo'ladi. Eritmalarning boshqa kontsentratsiyasida elektrod potentsiallarining qiymatlari biroz boshqacha bo'ladi. Ularni quyidagi formula bo'yicha hisoblash mumkin:
E = E 0 + (0,058/n) logC
Bu erda E - kerakli metall potentsiali (voltda)
E 0 - uning normal potentsiali
n - metall ionlarining valentligi
C - eritmadagi ionlar konsentratsiyasi (g-ion/l)
Misol
Zn(NO 3) 2 ning 0,1 M eritmasiga botirilgan rux elektrod va 2 M Pb(NO 3) 2 eritmasiga botirilgan qo’rg’oshin elektroddan hosil bo’lgan elementning (EMF) elektr harakatlantiruvchi kuchini toping.
Yechim
Biz sink elektrodning potentsialini hisoblaymiz:
E Zn = -0,76 + (0,058 / 2) log 0,1 = -0,76 + 0,029 (-1) = -0,79 v
Qo'rg'oshin elektrodning potentsialini hisoblaymiz:
E Pb = -0,13 + (0,058 / 2) log 2 = -0,13 + 0,029 0,3010 = -0,12 v
Elementning elektr harakatlantiruvchi kuchini toping:
E.m.f. = -0,12 - (-0,79) = 0,67 v
Elektroliz
Elektroliz Moddaning elektr toki bilan parchalanish jarayoni deyiladi.
Elektrolizning mohiyati shundan iboratki, elektrolit eritmasidan (yoki erigan elektrolitdan) oqim o'tkazilganda musbat zaryadlangan ionlar katodga, manfiy zaryadlangan ionlar esa anodga o'tadi. Elektrodlarga etib borgach, ionlar chiqariladi, buning natijasida erigan elektrolitning tarkibiy qismlari yoki suvdan vodorod va kislorod elektrodlarda chiqariladi.
Turli ionlarni neytral atomlarga yoki atomlar guruhiga aylantirish uchun bu talab qilinadi turli kuchlanish elektr toki. Ba'zi ionlar o'z zaryadlarini osonroq yo'qotadi, boshqalari esa qiyinroq. Metall ionlarining zaryadsizlanishi (elektronlarni olish) osonlik darajasi metallarning kuchlanish qatoridagi joylashuvi bilan belgilanadi. Metall kuchlanish qatorida qanchalik chap tomonda bo'lsa, uning salbiy potentsiali (yoki kamroq musbat potentsial) qanchalik katta bo'lsa, boshqa narsalar teng bo'lganda, uning ionlarini chiqarish qiyinroq bo'ladi (Au 3+, Ag + ionlari eng oson bo'ladi). tushirish; Li +, Rb +, K eng qiyin +).
Agar eritmada bir vaqtning o'zida bir nechta metallarning ionlari bo'lsa, u holda metallning manfiy potensiali pastroq (yoki yuqori musbat potentsial) bo'lgan ionlari birinchi navbatda chiqariladi. Masalan, metall mis birinchi bo'lib tarkibida Zn 2+ va Cu 2+ ionlari bo'lgan eritmadan chiqariladi. Ammo metall potentsialining kattaligi uning eritmadagi ionlarining konsentratsiyasiga ham bog'liq; har bir metalning ionlarini tushirish qulayligi ham ularning konsentratsiyasiga qarab o'zgaradi: konsentratsiyaning oshishi ionlarning chiqishini osonlashtiradi, kamayishi qiyinlashtiradi. Shuning uchun, bir nechta metallarning ionlarini o'z ichiga olgan eritmani elektroliz qilish paytida, faolroq metalning ajralib chiqishi kamroq faol bo'lganidan ko'ra ertaroq sodir bo'lishi mumkin (agar birinchi metall ionlarining konsentratsiyasi sezilarli bo'lsa va ikkinchisining konsentratsiyasi juda kichik).
IN suvli eritmalar tuzlar, tuz ionlaridan tashqari, har doim suv ionlari (H + va OH -) mavjud. Ulardan vodorod ionlari kuchlanish seriyasida vodoroddan oldingi barcha metallarning ionlariga qaraganda osonroq zaryadsizlanadi. Biroq, eng faol metallarning tuzlaridan tashqari barcha tuzlarning elektrolizi jarayonida vodorod ionlarining ahamiyatsiz konsentratsiyasi tufayli katodda vodorod emas, balki metall ajralib chiqadi. Faqat natriy, kaltsiy va boshqa metallarning tuzlarini elektroliz qilish jarayonida alyuminiy, jumladan, vodorod ionlari chiqariladi va vodorod ajralib chiqadi.
Anodda kislotali qoldiqlarning ionlari yoki suvning gidroksil ionlari chiqarilishi mumkin. Agar kislotali qoldiqlarning ionlarida kislorod (Cl -, S 2-, CN - va boshqalar) bo'lmasa, odatda bu ionlar chiqariladi, gidroksil emas, balki zaryadini ancha qiyinlashtiradi va Cl. 2, S va boshqalar anodda chiqariladi .d. Aksincha, agar kislorodli kislota tuzi yoki kislotaning o'zi elektrolizga uchrasa, u holda kislorod qoldiqlari ionlari emas, balki gidroksil ionlari chiqariladi. Gidroksil ionlarining chiqishi paytida hosil bo'lgan neytral OH guruhlari darhol tenglama bo'yicha parchalanadi:
4OH → 2H2O + O2
Natijada anodda kislorod chiqariladi.
Nikel xlorid eritmasining NiCl 2 elektrolizi
Eritmada Ni 2+ va Cl - ionlari, shuningdek H + va OH - ionlari arzimas konsentratsiyalarda mavjud. Oqim o'tganda Ni 2+ ionlari katodga, Cl - ionlari esa anodga o'tadi. Katoddan ikkita elektron olib, Ni 2+ ionlari eritmadan ajralib chiqadigan neytral atomlarga aylanadi. Katod asta-sekin nikel bilan qoplangan.
Xlor ionlari anodga etib kelib, unga elektronlarni beradi va xlor atomlariga aylanadi, ular juft bo'lib birlashganda xlor molekulalarini hosil qiladi. Anodda xlor chiqariladi.
Shunday qilib, katodda mavjud tiklanish jarayoni, anodda - oksidlanish jarayoni.
Kaliy yodid eritmasi KI elektrolizi
Kaliy yodid eritmada K+ va I - ionlari holida bo'ladi. Oqim o'tganda K + ionlari katodga, I - ionlari anodga o'tadi. Ammo kaliy kuchlanish qatorida vodorodning chap tomonida joylashganligi sababli, katodda kaliy ionlari emas, balki suvning vodorod ionlari chiqariladi. Bu holda hosil bo'lgan vodorod atomlari H 2 molekulalariga birlashadi va shu bilan vodorod katodda chiqariladi.
Vodorod ionlari chiqarilishi bilan ko'proq yangilari ajralib chiqadi. suv molekulalari, buning natijasida gidroksil ionlari (suv molekulasidan ajralib chiqadigan) katodda to'planadi, shuningdek K + ionlari doimiy ravishda katodga o'tadi. KOH eritmasi hosil bo'ladi.
Yod anodda chiqariladi, chunki I - ionlari suvning gidroksil ionlariga qaraganda osonroq chiqariladi.
Kaliy sulfat eritmasini elektroliz qilish
Eritmada suvdan K + ionlari, SO 4 2- va H + va OH - ionlari mavjud. K + ionlari H + ionlariga qaraganda va SO 4 2- ionlari OH - ionlariga qaraganda qiyinroq bo'lganligi sababli, o'tish paytida elektr toki Vodorod ionlari katodda, gidroksil guruhlari anodda chiqariladi, ya'ni aslida suvning elektrolizi. Shu bilan birga, suvning vodorod va gidroksil ionlarining chiqishi va K+ ionlarining katodga, SO 4 2- ionlarining anodga uzluksiz harakatlanishi natijasida katodda ishqor eritmasi (KOH) hosil bo'ladi. va anodda sulfat kislota eritmasi hosil bo'ladi.
Mis sulfat eritmasini mis anod bilan elektroliz qilish
Anod tuzi eritmada bo'lgan bir xil metalldan tayyorlanganida elektroliz maxsus tarzda sodir bo'ladi. Bunday holda, anodda ionlar ajralmaydi, lekin anodning o'zi asta-sekin eriydi, ionlarni eritma ichiga yuboradi va oqim manbaiga elektronlarni beradi.
Butun jarayon katodda misning chiqishi va anodning asta-sekin erishi bilan bog'liq. Eritmadagi CuSO 4 miqdori o'zgarishsiz qoladi.
Elektroliz qonunlari (M. Faraday)
1. Elektroliz jarayonida ajralib chiqadigan moddaning og'irlik miqdori eritmadan oqib o'tadigan elektr miqdoriga mutanosib bo'lib, amalda boshqa omillarga bog'liq emas.
2. Elektroliz jarayonida har xildan teng miqdorda elektr energiyasi ajralib chiqadi kimyoviy birikmalar ekvivalent moddalar miqdori.
3. Elektrolit eritmasidan har qanday moddaning bir gramm ekvivalentini ajratib olish uchun eritma orqali 96500 kulon elektr toki o‘tishi kerak.
m (x) = ((I t) / F) (M (x) / n)
bu erda m (x) - qaytarilgan yoki oksidlangan moddaning miqdori (g);
I - uzatiladigan oqimning kuchi (a);
t - elektroliz vaqti (lar);
M(x)- molyar massa;
n - oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida olingan yoki berilgan elektronlar soni;
F- Faraday doimiysi(96500 salqin/mol).
Ushbu formulaga asoslanib, siz elektroliz jarayoni bilan bog'liq bir qator hisob-kitoblarni amalga oshirishingiz mumkin, masalan:
1. Ma’lum miqdorda elektr toki ta’sirida ajralib chiqadigan yoki parchalanadigan moddalar miqdorini hisoblang;
2. Chiqarilgan moddaning miqdori va uni chiqarishga sarflangan vaqti bo'yicha joriy kuchni toping;
3. Berilgan tokda ma’lum miqdordagi moddani chiqarish uchun qancha vaqt ketishini aniqlang.
1-misol
Mis sulfat CuSO 4 eritmasidan 10 minut davomida 5 amperlik tok o‘tkazilsa, katodda necha gramm mis ajralib chiqadi?
Yechim
Eritma orqali oqadigan elektr miqdorini aniqlaymiz:
Q = Bu,
bu erda I - amperdagi oqim;
t - soniyalarda vaqt.
Q = 5A 600 s = 3000 kulon
Misning ekvivalenti (massasi 63,54) 63,54: 2 = 31,77. Demak, 96500 kulon 31,77 g mis ajralib chiqadi. Kerakli mis miqdori:
m = (31,77 3000) / 96500 » 0,98 g
2-misol
5,6 litr vodorod (normal sharoitda) olish uchun kislota eritmasidan 10 amperlik tok qancha vaqt o‘tadi?
Yechim
Biz eritmadan 5,6 litr vodorod ajralib chiqishi uchun undan o'tishi kerak bo'lgan elektr miqdorini topamiz. 1 g-ekv. n da vodorod egallaydi. u. hajmi 11,2 l, keyin kerakli miqdorda elektr energiyasi
Q = (96500 5,6) / 11,2 = 48250 kulon
Keling, joriy o'tish vaqtini aniqlaymiz:
t = Q / I = 48250 / 10 = 4825 s = 1 soat 20 min 25 s
3-misol
Kumush tuzining katoddagi eritmasi orqali oqim o'tkazilganda u 10 daqiqada ajralib chiqdi. 1 g kumush. Joriy quvvatni aniqlang.
Yechim
1 g-ekv. kumush 107,9 g ga teng.1 g kumushni chiqarish uchun eritmadan 96500 o'tishi kerak: 107,9 = 894 kulon. Shuning uchun hozirgi kuch
I = 894 / (10 60)" 1,5A
4-misol
SnCl 2 eritmasidan 30 minutda 2,5 amperlik tok bo‘lsa, qalayning ekvivalentini toping. 2,77 g qalay ajralib chiqadi.
Yechim
30 daqiqada eritma orqali o'tadigan elektr miqdori.
Q = 2,5 30 60 = 4500 kulon
1 g-ekv chiqarilishi uchun beri. 96 500 kulon talab qilinadi, keyin qalay ekvivalenti.
E Sn = (2,77 96500) / 4500 = 59,4
Korroziya
Elektrokimyo haqidagi munozarani yakunlashdan oldin, keling, olgan bilimlarimizni bitta muhim muammoni o'rganishda qo'llaaylik - korroziya metallar Korroziya oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari natijasida yuzaga keladi, bunda metall o'z muhitidagi ba'zi moddalar bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida kiruvchi birikmaga aylanadi.
Eng mashhurlaridan biri korroziya jarayonlari temirning zanglashidir. Iqtisodiy nuqtai nazardan bu juda muhim jarayon. Taxminlarga ko'ra, Qo'shma Shtatlarda har yili ishlab chiqariladigan temirning 20% zanglash tufayli yaroqsiz bo'lib qolgan temir mahsulotlarini almashtirish uchun ishlatiladi.
Ma'lumki, kislorod temirning zanglashida ishtirok etadi; temir kislorodsiz suvda oksidlanmaydi. Zanglash jarayonida suv ham ishtirok etadi; temir kislorodli yog'da suv izlari bo'lmasa, korroziyaga uchramaydi. Zanglanishni bir qator omillar, masalan, atrof-muhitning pH darajasi, undagi tuzlarning mavjudligi, temirning oksidlanishi temirga qaraganda qiyinroq bo'lgan metall bilan aloqasi, shuningdek mexanik kuchlanish ta'sirida tezlashadi.
Temirning korroziyasi asosan elektrokimyoviy jarayondir. Temir sirtining ba'zi joylari uning oksidlanishi sodir bo'ladigan anod bo'lib xizmat qiladi:
Fe(qattiq) → Fe 2+ (aq) + 2e - Eº oksidi = 0,44 V
Bu holda hosil bo'lgan elektronlar metall orqali katod rolini o'ynaydigan sirtning boshqa joylariga o'tadi. Ularda kislorodning kamayishi sodir bo'ladi:
O 2 (g.) + 4H + (aq.) + 4e - → 2H 2 O (l.) Eº tiklash = 1,23 V
E'tibor bering, H + ionlari O 2 ni kamaytirish jarayonida ishtirok etadi. Agar H + kontsentratsiyasi pasaysa (ya'ni, pH ortishi bilan), O2 ning kamayishi qiyinlashadi. PH 9-10 dan yuqori bo'lgan eritma bilan aloqa qilganda temir korroziyaga uchramasligi aniqlangan. Korroziya jarayonida anodda hosil bo'lgan Fe 2+ ionlari Fe 3+ gacha oksidlanadi. Fe 3+ ionlari gidratlangan temir (III) oksidini hosil qiladi, bu zang deb ataladi:
4Fe 2+ (aq.) + O 2 (g.) + 4H 2 O (l.) +2 X H 2 O (l.) → 2Fe 2 O 3. x H2O( televizor.) + 8H + (aq.)
Katod rolini odatda sirtning kislorod oqimi bilan eng yaxshi ta'minlangan qismi o'ynaganligi sababli, zang ko'pincha bu joylarda paydo bo'ladi. Agar siz bir muncha vaqt ochiq, nam havoda turgan belkurakni sinchkovlik bilan tekshirib ko'rsangiz, pichoqqa kir yopishgan holda, metall yuzasida axloqsizlik ostida chuqurliklar paydo bo'lganini va O2 chiqishi mumkin bo'lgan hamma joyda zang paydo bo'lganini sezasiz. kirib borish.
Tuzlar borligida korroziyaning kuchayishi ko'pincha muzli sharoitlarga qarshi kurashish uchun qishda yo'llar saxovatli ravishda tuz bilan sepiladigan joylarda avtoulovchilar tomonidan uchraydi. Tuzlarning ta'siri ular hosil qilgan ionlar yopiq elektr zanjirini hosil qilish uchun zarur bo'lgan elektrolitni yaratishi bilan izohlanadi.
Temir yuzasida anodik va katodli joylarning mavjudligi unda ikki xil kimyoviy muhitning paydo bo'lishiga olib keladi. Ular kristall panjarada nopokliklar yoki nuqsonlar mavjudligi sababli paydo bo'lishi mumkin (ko'rinishidan, metall ichidagi stresslar tufayli). Bunday aralashmalar yoki nuqsonlar mavjud bo'lgan joylarda ma'lum bir temir atomining mikroskopik muhiti uning oksidlanish darajasini kristall panjaradagi normal holatdan biroz oshishi yoki pasayishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun bunday joylar anod yoki katod rolini o'ynashi mumkin. Bunday nuqsonlar soni minimal darajaga tushirilgan o'ta toza temir oddiy temirga qaraganda kamroq korroziyaga uchraydi.
Temir sirtini korroziyadan himoya qilish uchun ko'pincha bo'yoq yoki boshqa metall, masalan, qalay, sink yoki xrom bilan qoplangan. "Tinplata" deb atalmish temir plitani yupqa qalay qatlami bilan qoplash orqali olinadi. Qalay temirni faqat himoya qatlami buzilmagan holda himoya qiladi. Buzilgan zahoti havo va namlik temirga ta'sir qila boshlaydi; Kalay hatto temirning korroziyasini tezlashtiradi, chunki u elektrokimyoviy korroziya jarayonida katod bo'lib xizmat qiladi. Temir va qalayning oksidlanish potentsiallarini taqqoslash shuni ko'rsatadiki, temir qalayga qaraganda osonroq oksidlanadi:
Fe (qattiq) → Fe 2+ (aq.) + 2e - Eº oksidi = 0,44 V
Sn (tv.) → Sn 2+ (aq.) + 2e - Eº oksidi = 0,14 V
Shuning uchun temir bu holda anod bo'lib xizmat qiladi va oksidlanadi.
"Galvanizli" (galvanizli) temir temirni yupqa sink qatlami bilan qoplash orqali amalga oshiriladi. Sink qoplamaning yaxlitligi buzilganidan keyin ham temirni korroziyadan himoya qiladi. Bunday holda, temir korroziya jarayonida katod rolini o'ynaydi, chunki sink temirga qaraganda osonroq oksidlanadi:
Zn (qattiq) → Zn 2+ (aq.) + 2e - Eº oksidi = 0,76 V
Binobarin, sink anod vazifasini bajaradi va temir o'rniga korroziyaga uchraydi. Elektrokimyoviy korroziya jarayonida katod rolini o'ynaydigan metallni himoya qilishning bunday turi deyiladi. katodik himoya. Er osti yotqizilgan quvurlar ko'pincha ularni elektrokimyoviy hujayraning katodiga aylantirib, korroziyadan himoyalangan. Buning uchun ba'zi faol metallarning bloklari, ko'pincha magniy, quvur liniyasi bo'ylab erga ko'miladi va quvurlarga sim bilan ulanadi. Nam tuproqda faol metall anod vazifasini bajaradi va temir trubkasi katod himoyasini oladi.
Bizning bahsimiz temirga qaratilgan bo'lsa-da, u korroziyaga moyil bo'lgan yagona metall emas. Shu bilan birga, ochiq havoda beparvo qoldirilgan alyuminiy quti temirdan ko'ra sekinroq korroziyaga uchragani g'alati tuyulishi mumkin. Alyuminiyning (Eº oksidi = 1,66 V) va temirning (Eº oksidi = 0,44 V) standart oksidlanish potentsiallariga ko'ra, alyuminiyning korroziyasi tezroq sodir bo'lishini kutish kerak. Alyuminiyning sekin korroziyasi uning yuzasida oksiddan iborat ingichka, zich plyonka hosil bo'lib, taglik metallni keyingi korroziyadan himoya qilishi bilan izohlanadi. Yuqori oksidlanish potentsialiga ega bo'lgan magniy bir xil oksidli plyonka hosil bo'lishi tufayli korroziyadan himoyalangan. Afsuski, temir yuzasidagi oksid plyonkasi juda yumshoq tuzilishga ega va ishonchli himoya yaratishga qodir emas. Shu bilan birga, temir-xrom qotishmalari yuzasida yaxshi himoya oksidi plyonkasi hosil bo'ladi. Bunday qotishmalarga zanglamaydigan po'lat deyiladi.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari (ORR) - elektronlarning bir atomdan ikkinchisiga o'tishi natijasida reaksiyaga kirishuvchi moddalarni tashkil etuvchi atomlarning oksidlanish darajasining o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar.
Oksidlanish holati – molekuladagi atomning formal zaryadi, molekula faqat ionlardan iborat degan faraz asosida hisoblanadi.
Murakkab tarkibidagi eng elektron manfiy elementlar manfiy oksidlanish darajalariga ega, elektron manfiyligi past bo'lgan elementlarning atomlari esa ijobiy oksidlanish darajalariga ega.
Oksidlanish holati rasmiy tushunchadir; ba'zi hollarda oksidlanish darajasi valentlik bilan mos kelmaydi.
Masalan: N 2 H 4 (gidrazin)
azotning oksidlanish darajasi – -2; azotning valentligi - 3.
Oksidlanish darajasini hisoblash
Elementning oksidlanish darajasini hisoblash uchun quyidagi qoidalarni hisobga olish kerak:
1. Oddiy moddalardagi atomlarning oksidlanish darajalari nolga teng (Na 0; H 2 0).
2. Molekulani tashkil etuvchi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig’indisi doimo nolga teng, kompleks ionda esa bu yig’indi ion zaryadiga teng bo’ladi.
3. Atomlar doimiy oksidlanish darajasiga ega: ishqoriy metallar (+1), ishqoriy tuproq metallar (+2), vodorod (+1) (NaH, CaH 2 va boshqalar gidridlaridan tashqari, bu erda vodorodning oksidlanish darajasi - 1), kislorod (-2 ) (F 2 -1 O +2 va kislorodning oksidlanish darajasi -1 bo'lgan –O–O– guruhini o'z ichiga olgan peroksidlardan tashqari).
4. Elementlar uchun musbat oksidlanish darajasi davriy tizimning guruh raqamiga teng qiymatdan oshmasligi kerak.
V 2 +5 O 5 -2; Na 2 +1 B 4 +3 O 7 -2; K +1 Cl +7 O 4 -2; N -3 H 3 +1; K 2 +1 H +1 P +5 O 4 -2; Na 2 +1 Cr 2 +6 O 7 -2
Oksidlanish darajasi o'zgarmaydigan va o'zgarmaydigan reaksiyalar
Kimyoviy reaksiyalarning ikki turi mavjud:
A Elementlarning oksidlanish darajasi o'zgarmaydigan reaksiyalar:
Qo'shilish reaksiyalari: SO 2 + Na 2 O Na 2 SO 3
Parchalanish reaksiyalari: Cu(OH) 2 CuO + H 2 O
Almashinuv reaksiyalari: AgNO 3 + KCl AgCl + KNO 3
NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O
B Reaksiyaga kiruvchi birikmalarni tashkil etuvchi elementlar atomlarining oksidlanish darajalari o'zgarishi kuzatiladigan reaksiyalar:
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 2KCl -1 + I 2 0
Mn +4 O 2 + 4HCl -1 Mn +2 Cl 2 + Cl 2 0 + 2H 2 O
Bunday reaksiyalar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari deyiladi .
Oksidlanish, qaytarilish
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida elektronlar bir atom, molekula yoki iondan boshqasiga o'tadi. Elektronlarni yo'qotish jarayoni oksidlanishdir. Oksidlanish jarayonida oksidlanish darajasi oshadi:
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
Elektronlarni qo'shish jarayoni qisqarishdir. Qaytarilish vaqtida oksidlanish darajasi pasayadi.
Mn +4 + 2ē Mn +2
Sr +6 +3ē Cr +3
Cl 2 0 +2ē 2Cl -
O 2 0 + 4ē 2O -2
Berilgan reaksiyada elektron oladigan atomlar yoki ionlar oksidlovchi moddalar, elektron beruvchilar esa qaytaruvchi moddalardir.
Moddaning oksidlanish-qaytarilish xossalari va uning tarkibidagi atomlarning oksidlanish darajasi
Maksimal oksidlanish darajasiga ega bo'lgan elementlarning atomlarini o'z ichiga olgan birikmalar faqat shu atomlar tufayli oksidlovchi moddalar bo'lishi mumkin, chunki ular allaqachon barcha valentlik elektronlaridan voz kechgan va faqat elektronlarni qabul qilishga qodir. Element atomining maksimal oksidlanish darajasi element tegishli bo'lgan davriy jadvaldagi guruh soniga teng. Minimal oksidlanish darajasiga ega bo'lgan elementlarning atomlarini o'z ichiga olgan birikmalar faqat qaytaruvchi moddalar bo'lib xizmat qilishi mumkin, chunki ular faqat elektronlarni berishga qodir, chunki bunday atomlarning tashqi energiya darajasi sakkiz elektron bilan yakunlanadi. Metall atomlarining minimal oksidlanish darajasi 0 ga teng, metall bo'lmaganlar uchun - (n–8) (bu erda n - davriy jadvaldagi guruh soni). Oraliq oksidlanish darajasiga ega boʻlgan elementlarning atomlarini oʻz ichiga olgan birikmalar ular bilan oʻzaro taʼsirlashgan sherigiga va reaksiya sharoitiga qarab ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi boʻlishi mumkin.
9.1. Kimyoviy reaksiyalar qanday?
Shuni esda tutaylikki, biz har qanday kimyoviy reaktsiyalar deb ataymiz kimyoviy hodisalar tabiat. Kimyoviy reaksiya jarayonida ba'zilari parchalanadi, boshqalari hosil bo'ladi. kimyoviy bog'lanishlar. Reaksiya natijasida ba'zi kimyoviy moddalardan boshqa moddalar olinadi (1-bobga qarang).
Amalga oshirish Uy vazifasi§ 2.5 ga kelib, siz kimyoviy o'zgarishlarning barcha to'plamidan to'rtta asosiy turdagi reaktsiyalarning an'anaviy tanlanishi bilan tanishdingiz va keyin siz ularning nomlarini taklif qildingiz: birikma, parchalanish, almashtirish va almashish reaktsiyalari.
Murakkab reaksiyalarga misollar:
C + O 2 = CO 2; (1)
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3; (2)
NH 3 + CO 2 + H 2 O = NH 4 HCO 3. (3)
Parchalanish reaktsiyalariga misollar:
2Ag 2 O 4Ag + O 2; (4)
CaCO 3 CaO + CO 2; (5)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O. (6)
Almashtirish reaksiyalariga misollar:
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu; (7)
2NaI + Cl 2 = 2NaCl + I 2; (8)
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2. (9)
| Almashinuv reaktsiyalari- kimyoviy reaktsiyalar, bunda boshlang'ich moddalar o'zlarining tarkibiy qismlari bilan almashinadi. |
Almashinuv reaksiyalariga misollar:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2H 2 O; (10)
HCl + KNO 2 = KCl + HNO 2; (o'n bir)
AgNO 3 + NaCl = AgCl + NaNO 3. (12)
Kimyoviy reaktsiyalarning an'anaviy tasnifi ularning barcha xilma-xilligini qamrab olmaydi - reaktsiyalarning to'rtta asosiy turiga qo'shimcha ravishda, yana ko'p murakkab reaktsiyalar ham mavjud.
Boshqa ikki turdagi kimyoviy reaktsiyalarni aniqlash ularda ikkita muhim kimyoviy bo'lmagan zarralar: elektron va protonning ishtirokiga asoslanadi.
Ba'zi reaktsiyalar paytida elektronlarning bir atomdan ikkinchisiga to'liq yoki qisman o'tishi sodir bo'ladi. Bunday holda, boshlang'ich moddalarni tashkil etuvchi elementlar atomlarining oksidlanish darajalari o'zgaradi; Berilgan misollardan 1, 4, 6, 7 va 8 reaksiyalar. Bu reaksiyalar deyiladi. redoks.
Boshqa reaksiyalar guruhida vodorod ioni (H+), ya'ni proton reaksiyaga kirishuvchi zarrachadan ikkinchisiga o'tadi. Bunday reaktsiyalar deyiladi kislota-asos reaktsiyalari yoki proton uzatish reaktsiyalari.
Berilgan misollar orasida bunday reaktsiyalar 3, 10 va 11 reaksiyalardir. Bu reaktsiyalarga o'xshab, ba'zan redoks reaktsiyalari deyiladi. elektron uzatish reaktsiyalari. Siz 2-§da OVR bilan, keyingi boblarda esa KOR bilan tanishasiz.
BIRASH REAKSIYALARI, AYRISH REAKSIYALARI, ALMASH REAKSIYALARI, ALMASH REAKSIYALARI, KIRISH-KILISH REAKSIYALARI, KISLOTA-ASSLI REAKSIYALAR.
Quyidagi sxemalarga mos keladigan reaksiya tenglamalarini yozing:
a) HgO Hg + O 2 ( t); b) Li 2 O + SO 2 Li 2 SO 3; c) Cu(OH) 2 CuO + H 2 O ( t);
d) Al + I 2 AlI 3; e) CuCl 2 + Fe FeCl 2 + Cu; e) Mg + H 3 PO 4 Mg 3 (PO 4) 2 + H 2;
g) Al + O 2 Al 2 O 3 ( t); i) KClO 3 + P P 2 O 5 + KCl ( t); j) CuSO 4 + Al Al 2 (SO 4) 3 + Cu;
l) Fe + Cl 2 FeCl 3 ( t); m) NH 3 + O 2 N 2 + H 2 O ( t); m) H 2 SO 4 + CuO CuSO 4 + H 2 O.
Reaksiyaning an'anaviy turini ko'rsating. Oksidlanish-qaytarilish va kislota-asos reaksiyalarini belgilang. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida elementlarning qaysi atomlari oksidlanish darajasini o'zgartirishini ko'rsating.
9.2. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari
Temir rudasidan temir (aniqrog‘i, cho‘yan) sanoat ishlab chiqarish jarayonida yuqori o‘choqlarda sodir bo‘ladigan oksidlanish-qaytarilish reaksiyasini ko‘rib chiqamiz:
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2.
Ham boshlang'ich moddalarni, ham reaktsiya mahsulotlarini tashkil etuvchi atomlarning oksidlanish darajalarini aniqlaymiz
| Fe2O3 | + | = | 2Fe | + |
Ko'rib turganingizdek, reaksiya natijasida uglerod atomlarining oksidlanish darajasi oshgan, temir atomlarining oksidlanish darajasi pasaygan va kislorod atomlarining oksidlanish darajasi o'zgarmagan. Binobarin, bu reaksiyadagi uglerod atomlari oksidlanishga uchradi, ya'ni elektronlarini yo'qotdi ( oksidlangan) va temir atomlari - qaytarilish, ya'ni ular elektron qo'shgan ( tiklandi) (7.16-bandga qarang). OVRni tavsiflash uchun tushunchalardan foydalaniladi oksidlovchi Va kamaytiruvchi vosita.
Shunday qilib, bizning reaktsiyamizda oksidlovchi atomlar temir atomlari, qaytaruvchi atomlar esa uglerod atomlaridir.
Bizning reaktsiyamizda oksidlovchi vosita temir (III) oksidi va qaytaruvchi modda - uglerod (II) oksidi.
Oksidlovchi atomlar va qaytaruvchi atomlar bir moddaning bir qismi bo'lgan hollarda (misol: oldingi paragrafdagi 6-reaksiya), "oksidlovchi modda" va "qaytaruvchi modda" tushunchalari ishlatilmaydi.
Shunday qilib, odatiy oksidlovchi moddalar - atomlarni o'z ichiga olgan moddalardir, ular elektronlarni (to'liq yoki qisman) olishga moyil bo'lib, ularning oksidlanish darajasini pasaytiradi. Oddiy moddalardan bular birinchi navbatda halogenlar va kislorod, kamroq darajada oltingugurt va azotdir. Murakkab moddalardan - yuqori oksidlanish darajasidagi atomlarni o'z ichiga olgan, bu oksidlanish darajasida oddiy ionlar hosil qilishga moyil bo'lmagan moddalar: HNO 3 (N +V), KMnO 4 (Mn +VII), CrO 3 (Cr +VI), KClO 3 (Cl +V), KClO 4 (Cl +VII) va boshqalar.
Odatda qaytaruvchi moddalar - atomlarni to'liq yoki qisman berishga moyil bo'lgan, ularning oksidlanish darajasini oshiradigan moddalar. Oddiy moddalarga vodorod, ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari, alyuminiy kiradi. Murakkab moddalardan - H 2 S va sulfidlar (S –II), SO 2 va sulfitlar (S +IV), yodidlar (I –I), CO (C +II), NH 3 (N –III) va boshqalar.
IN umumiy holat Deyarli barcha murakkab va ko'plab oddiy moddalar oksidlovchi va qaytaruvchi xususiyatga ega bo'lishi mumkin. Masalan:
SO 2 + Cl 2 = S + Cl 2 O 2 (SO 2 kuchli qaytaruvchidir);
SO 2 + C = S + CO 2 (t) (SO 2 kuchsiz oksidlovchi moddadir);
C + O 2 = CO 2 (t) (C - qaytaruvchi vosita);
C + 2Ca = Ca 2 C (t) (C oksidlovchi moddadir).
Keling, ushbu bo'limning boshida muhokama qilgan reaktsiyaga qaytaylik.
| Fe2O3 | + | = | 2Fe | + |
E'tibor bering, reaktsiya natijasida oksidlovchi atomlar (Fe + III) qaytaruvchi atomlarga (Fe 0), qaytaruvchi atomlar (C + II) oksidlovchi atomlarga (C + IV) aylandi. Ammo CO 2 har qanday sharoitda juda zaif oksidlovchi vositadir va temir qaytaruvchi bo'lsa ham, bu sharoitda CO dan ancha zaifdir. Shuning uchun reaksiya mahsulotlari bir-biri bilan reaksiyaga kirishmaydi va teskari reaktsiya sodir bo'lmaydi. Berilgan misol OVR oqimining yo'nalishini belgilaydigan umumiy printsipning tasviridir:
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari kuchsizroq oksidlovchi va kuchsizroq qaytaruvchi hosil boʻlish yoʻnalishida boradi.
Moddalarning oksidlanish-qaytarilish xossalarini faqat bir xil sharoitda solishtirish mumkin. Ba'zi hollarda bu taqqoslash miqdoriy jihatdan amalga oshirilishi mumkin.
Ushbu bobning birinchi xatboshi uchun uy vazifasini bajarayotganda, siz ba'zi reaktsiya tenglamalarida (ayniqsa ORR) koeffitsientlarni tanlash juda qiyinligiga amin bo'ldingiz. Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida ushbu vazifani soddalashtirish uchun quyidagi ikkita usul qo'llaniladi:
A) elektron balans usuli Va
b) elektron-ion balansi usuli.
Siz hozir elektron balans usulini o'rganasiz va elektron-ion balansi usuli odatda oliy o'quv yurtlarida o'rganiladi.
Bu usullarning ikkalasi ham kimyoviy reaksiyalarda elektronlar hech qayerda yo‘qolib ketmasligi va paydo bo‘lmasligi, ya’ni atomlar tomonidan qabul qilingan elektronlar soni boshqa atomlar bergan elektronlar soniga teng ekanligiga asoslanadi.
Elektron balansi usulida berilgan va qabul qilingan elektronlar soni atomlarning oksidlanish darajasining o zgarishi bilan aniqlanadi. Ushbu usulni qo'llashda boshlang'ich moddalarning ham, reaksiya mahsulotlarining ham tarkibini bilish kerak.
Elektron balans usulining qo'llanilishini misollar yordamida ko'rib chiqamiz.
1-misol. Temirning xlor bilan reaksiyasi tenglamasini tuzamiz. Ma'lumki, bu reaksiyaning mahsuloti temir (III) xloriddir. Reaktsiya sxemasini yozamiz:
Fe + Cl 2 FeCl 3.
Reaksiyada ishtirok etuvchi moddalarni tashkil etuvchi barcha elementlar atomlarining oksidlanish darajalarini aniqlaymiz:
Temir atomlari elektronlarni beradi va xlor molekulalari ularni qabul qiladi. Keling, ushbu jarayonlarni ifodalaylik elektron tenglamalar:
Fe - 3 e– = Fe +III,
Cl2+2 e -= 2Cl –I.
Berilgan elektronlar soni qabul qilingan elektronlar soniga teng bo'lishi uchun birinchi elektron tenglamani ikkiga, ikkinchisini esa uchga ko'paytirish kerak:
| Fe - 3 e– = Fe +III, Cl2+2 e– = 2Cl –I |
2Fe - 6 e– = 2Fe +III, 3Cl 2 + 6 e– = 6Cl –I. |
Reaksiya sxemasiga 2 va 3 koeffitsientlarni kiritib, reaksiya tenglamasini olamiz:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3.
2-misol. Ortiqcha xlorda oq fosforning yonish reaksiyasi tenglamasini tuzamiz. Ma'lumki, fosfor (V) xlorid quyidagi sharoitlarda hosil bo'ladi:
| +V –I | ||||
| P 4 | + | Cl2 | PCl 5. |
Oq fosfor molekulalari elektronlardan voz kechadi (oksidlanadi), xlor molekulalari esa ularni qabul qiladi (kamaytiradi):
| P 4 – 20 e– = 4P +V Cl2+2 e– = 2Cl –I |
1 10 |
2 20 |
P 4 – 20 e– = 4P +V Cl2+2 e– = 2Cl –I |
P 4 – 20 e– = 4P +V 10Cl 2 + 20 e– = 20Cl –I |
Dastlab olingan koeffitsientlar (2 va 20) umumiy bo'luvchiga ega bo'lib, ular (reaksiya tenglamasidagi kelajakdagi koeffitsientlar kabi) bo'linadi. Reaktsiya tenglamasi:
P4 + 10Cl2 = 4PCl5.
3-misol. Temir (II) sulfid kislorodda qovurilganda sodir bo‘ladigan reaksiya tenglamasini tuzamiz.
Reaktsiya sxemasi:
| +III –II | +IV –II | |||||
| + | O2 | + |
Bunda temir (II) ham, oltingugurt ham (–II) atomlari oksidlanadi. Temir (II) sulfidning tarkibi 1: 1 nisbatda ushbu elementlarning atomlarini o'z ichiga oladi (eng oddiy formulada pastki belgilarga qarang).
Elektron balans:
| 4 | Fe+II – e– = Fe +III S–II–6 e– = S + IV |
Hammasi bo'lib ular 7 tani berishadi e – |
| 7 | O 2 + 4e – = 2O –II |
Reaktsiya tenglamasi: 4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2.
4-misol. Temir (II) disulfidi (pirit) kislorodda qovurilganda sodir bo‘ladigan reaksiya tenglamasini tuzamiz.
Reaktsiya sxemasi:
| +III –II | +IV –II | |||||
| + | O2 | + |
Oldingi misolda bo'lgani kabi, bu erda ham temir (II) atomlari va oltingugurt atomlari ham oksidlanadi, lekin oksidlanish darajasi I bilan. Bu elementlarning atomlari 1: 2 nisbatda pirit tarkibiga kiradi (qarang. eng oddiy formulada indekslar). Aynan shu munosabat bilan temir va oltingugurt atomlari reaksiyaga kirishadi, bu elektron balansni tuzishda hisobga olinadi:
| Fe+III – e– = Fe +III 2S–I – 10 e– = 2S +IV |
Hammasi bo'lib ular 11 tani berishadi e – | |
| O2+4 e– = 2O –II |
Reaksiya tenglamasi: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.
Bundan tashqari, ODDning yanada murakkab holatlari mavjud, ularning ba'zilari siz uy vazifangizni bajarayotganda tanish bo'lasiz.
OKSIDLANGAN ATOM, ATOMNI KASHAYTIRGAN, OKSILDIRGAN MADDA, KAAYDIRISH MADDA, ELEKTRON BALANS USULLARI, ELEKTRON TENGLAMALAR.
1. Ushbu bobning 1 § matnida keltirilgan har bir OVR tenglamasi uchun elektron balansni tuzing.
2. Ushbu bobning 1-§ qismidagi topshiriqni bajarishda topilgan ORR uchun tenglamalar tuzing. Bu safar koeffitsientlarni belgilash uchun elektron balans usulidan foydalaning. 3.Elektron muvozanat usulidan foydalanib, quyidagi sxemalarga mos keladigan reaksiya tenglamalarini tuzing: a) Na + I 2 NaI;
b) Na + O 2 Na 2 O 2;
c) Na 2 O 2 + Na Na 2 O;
d) Al + Br 2 AlBr 3;
e) Fe + O 2 Fe 3 O 4 ( t);
e) Fe 3 O 4 + H 2 FeO + H 2 O ( t);
g) FeO + O 2 Fe 2 O 3 ( t);
i) Fe 2 O 3 + CO Fe + CO 2 ( t);
j) Cr + O 2 Cr 2 O 3 ( t);
l) CrO 3 + NH 3 Cr 2 O 3 + H 2 O + N 2 ( t);
m) Mn 2 O 7 + NH 3 MnO 2 + N 2 + H 2 O;
m) MnO 2 + H 2 Mn + H 2 O ( t);
n) MnS + O 2 MnO 2 + SO 2 ( t)
p) PbO 2 + CO Pb + CO 2 ( t);
c) Cu 2 O + Cu 2 S Cu + SO 2 ( t);
t) CuS + O 2 Cu 2 O + SO 2 ( t);
y) Pb 3 O 4 + H 2 Pb + H 2 O ( t).
9.3. Ekzotermik reaksiyalar. Entalpiya
Nima uchun kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi?
Bu savolga javob berish uchun nima uchun alohida atomlarning molekulalarga birlashishini, nima uchun ajratilgan ionlardan ionli kristall hosil bo'lishini va atomning elektron qobig'i hosil bo'lganda nima uchun eng kam energiya printsipi qo'llanilishini eslaylik. Bu savollarning barchasiga javob bir xil: chunki u energiya jihatidan foydalidir. Bu shuni anglatadiki, bunday jarayonlarda energiya chiqariladi. Xuddi shu sababga ko'ra kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'lishi kerak. Darhaqiqat, ko'plab reaktsiyalar amalga oshirilishi mumkin, ular davomida energiya chiqariladi. Energiya odatda issiqlik shaklida chiqariladi.
Agar ekzotermik reaksiya paytida issiqlikni olib tashlash uchun vaqt bo'lmasa, reaktsiya tizimi qizib ketadi.
Masalan, metanning yonish reaksiyasida
CH 4 (g) + 2O 2 (g) = CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
shunchalik ko'p issiqlik ajralib chiqadiki, metan yoqilg'i sifatida ishlatiladi.
Bu reaksiyaning issiqlik chiqarishi reaksiya tenglamasida aks ettirilishi mumkin:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) = CO 2 (g) + 2H 2 O (g) + Q.
Bu shunday deyiladi termokimyoviy tenglama. Mana "+" belgisi Q" metan yoqilganda issiqlik ajralib chiqishini bildiradi. Bu issiqlik deyiladi reaksiyaning termal effekti.
Chiqarilgan issiqlik qayerdan keladi?
Kimyoviy reaksiyalar jarayonida kimyoviy bog‘lanishlar uzilib, hosil bo‘lishini bilasiz. Bunday holda, CH 4 molekulalaridagi uglerod va vodorod atomlari, shuningdek, O 2 molekulalarida kislorod atomlari orasidagi bog'lanishlar buziladi. Bunday holda, yangi bog'lanishlar hosil bo'ladi: CO 2 molekulalaridagi uglerod va kislorod atomlari va H 2 O molekulalarida kislorod va vodorod atomlari o'rtasida.. Bog'larni uzish uchun siz energiya sarflashingiz kerak (“bog'lanish energiyasi”, "atomizatsiya energiyasi" ga qarang). ) va bog'lanishlar hosil bo'lganda energiya chiqariladi. Shubhasiz, agar "yangi" aloqalar "eski" dan kuchliroq bo'lsa, unda so'rilganidan ko'ra ko'proq energiya chiqariladi. Chiqarilgan va so'rilgan energiya o'rtasidagi farq reaksiyaning issiqlik effektidir.
Issiqlik effekti (issiqlik miqdori) kilojoullarda o'lchanadi, masalan:
2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 484 kJ.
Bu belgi ikki mol vodorod bir mol kislorod bilan reaksiyaga kirishib, ikki mol gazsimon suv (suv bug'i) hosil qilsa, 484 kilojoul issiqlik ajralib chiqishini bildiradi.
Shunday qilib, termokimyoviy tenglamalarda koeffitsientlar reaktivlar va reaksiya mahsulotlarining moddalar miqdoriga son jihatdan tengdir..
Har bir o'ziga xos reaksiyaning issiqlik effektini nima aniqlaydi?
Reaksiyaning issiqlik effekti bog'liq
a) boshlang'ich moddalar va reaktsiya mahsulotlarining agregativ holatlari bo'yicha;
b) harorat va
v) kimyoviy o'zgarish doimiy hajmda yoki doimiy bosimda sodir bo'ladimi.
Reaksiyaning issiqlik ta'sirining moddalarning yig'ilish holatiga bog'liqligi, bir agregatsiya holatidan ikkinchisiga o'tish jarayonlari (ba'zi boshqa fizik jarayonlar kabi) issiqlikning chiqishi yoki yutilishi bilan birga bo'lishi bilan bog'liq. Buni termokimyoviy tenglama bilan ham ifodalash mumkin. Misol - suv bug'ining kondensatsiyasi uchun termokimyoviy tenglama:
H 2 O (g) = H 2 O (l) + Q.
Termokimyoviy tenglamalarda va kerak bo'lganda oddiy kimyoviy tenglamalarda moddalarning agregativ holatlari harf indekslari yordamida ko'rsatiladi:
(d) - gaz,
(g) - suyuqlik,
(t) yoki (cr) - qattiq yoki kristall modda.
Issiqlik ta'sirining haroratga bog'liqligi issiqlik quvvatlarining farqlari bilan bog'liq
boshlang'ich materiallar va reaktsiya mahsulotlari.
Doimiy bosimdagi ekzotermik reaksiya natijasida tizim hajmi har doim ortib borayotganligi sababli energiyaning bir qismi hajmni oshirish uchun ishlarni bajarishga sarflanadi va chiqarilgan issiqlik xuddi shu reaktsiya doimiy hajmda sodir bo'lganda kamroq bo'ladi. .
Reaksiyalarning issiqlik effektlari odatda 25 °C da doimiy hajmda sodir bo'ladigan reaktsiyalar uchun hisoblanadi va belgi bilan ko'rsatiladi. Q o.
Agar energiya faqat issiqlik shaklida chiqarilsa va kimyoviy reaktsiya doimiy hajmda davom etsa, reaktsiyaning issiqlik effekti ( Q V) o'zgarishiga teng ichki energiya(D U) reaksiyada ishtirok etuvchi, lekin teskari belgili moddalar:
Q V = - U.
Jismning ichki energiyasi deganda molekulalararo oʻzaro taʼsirlarning umumiy energiyasi, kimyoviy bogʻlanishlar, barcha elektronlarning ionlanish energiyasi, yadrolardagi nuklonlarning bogʻlanish energiyasi va shu jism tomonidan “saqlangan” boshqa barcha maʼlum va nomaʼlum energiya turlari tushuniladi. "-" belgisi issiqlik chiqarilganda ichki energiyaning pasayishi bilan bog'liq. Ya'ni
U= – Q V .
Agar reaksiya doimiy bosimda sodir bo'lsa, u holda tizim hajmi o'zgarishi mumkin. Ovozni oshirish uchun ishlarni bajarish ham ichki energiyaning bir qismini oladi. Ushbu holatda
U = -(QP+A) = –(QP+PV),
Qayerda Qp- doimiy bosimda sodir bo'ladigan reaktsiyaning termal effekti. Bu yerdan
Q P = - U–PV .
ga teng qiymat U+PV nomini oldi entalpiya o'zgarishi va D bilan belgilanadi H.
H=U+PV.
Shuning uchun
Q P = - H.
Shunday qilib, issiqlik chiqarilishi bilan tizimning entalpiyasi kamayadi. Shuning uchun bu miqdorning eski nomi: "issiqlik tarkibi".
Issiqlik effektidan farqli o'laroq, entalpiyaning o'zgarishi reaktsiyani doimiy hajmda yoki doimiy bosimda sodir bo'lishidan qat'i nazar, tavsiflaydi. Entalpiya o'zgarishi yordamida yozilgan termokimyoviy tenglamalar deyiladi termodinamik shakldagi termokimyoviy tenglamalar. Bunday holda, standart sharoitlarda (25 ° C, 101,3 kPa) entalpiya o'zgarishining qiymati berilgan, belgilangan. H o. Masalan:
2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) H o= – 484 kJ;
CaO (cr) + H 2 O (l) = Ca (OH) 2 (cr) H o= – 65 kJ.
Reaksiyada ajralib chiqadigan issiqlik miqdoriga bog'liqligi ( Q) reaksiyaning issiqlik effektidan ( Q o) va moddaning miqdori ( n B) reaksiya ishtirokchilaridan biri (B moddasi - boshlang'ich modda yoki reaksiya mahsuloti) tenglama bilan ifodalanadi:
Bu erda B - termokimyoviy tenglamada B moddaning formulasi oldidagi koeffitsient bilan ko'rsatilgan B moddaning miqdori.
Vazifa
Agar 1694 kJ issiqlik ajralib chiqsa, kislorodda yongan vodorod moddasi miqdorini aniqlang.
Yechim
2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 484 kJ. |
|
|
Q = 1694 kJ, 6. Kristalli alyuminiy va gazsimon xlor o'rtasidagi reaksiyaning issiqlik effekti 1408 kJ. Bu reaksiyaning termokimyoviy tenglamasini yozing va shu reaksiya yordamida 2816 kJ issiqlik hosil qilish uchun zarur bo‘lgan alyuminiy massasini aniqlang. 9.4. Endotermik reaksiyalar. Entropiya Ekzotermik reaktsiyalarga qo'shimcha ravishda, issiqlik so'rilgan reaktsiyalar mumkin va agar u berilmasa, reaktsiya tizimi sovutiladi. Bunday reaktsiyalar deyiladi endotermik. Bunday reaktsiyalarning termal ta'siri salbiydir. Masalan: Shunday qilib, bu va shunga o'xshash reaktsiyalar mahsulotlarida bog'lanishlar hosil bo'lganda ajralib chiqadigan energiya boshlang'ich moddalardagi bog'lanishlarni uzish uchun zarur bo'lgan energiyadan kamroq bo'ladi.
Keling, ikkita kolba olib, ulardan birini azot (rangsiz gaz), ikkinchisini azot dioksidi bilan to'ldiramiz ( jigarrang gaz) kolbalardagi bosim ham, harorat ham bir xil bo‘lishi uchun. Ma'lumki, bu moddalar bir-biri bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmaydi. Kolbalarni bo'yinlari bilan mahkam bog'laymiz va ularni vertikal ravishda o'rnatamiz, shunda og'irroq azot dioksidi bo'lgan kolba pastda bo'ladi (9.1-rasm). Biroz vaqt o'tgach, jigarrang azot dioksidi asta-sekin yuqori kolbaga tarqalib, rangsiz azot esa pastki qismga kirib borishini ko'ramiz. Natijada, gazlar aralashadi va kolbalar tarkibining rangi bir xil bo'ladi. Shunday qilib,
Entropiya o'rtasidagi bog'liqlik tenglamalari ( S) va boshqa miqdorlar fizika va fizik kimyo kurslarida o‘rganiladi. Entropiya birligi [ S] = 1 J/K. G= H–T S Spontan reaktsiyaning sharti: G< 0. Da past haroratlar Reaksiyaning sodir bo'lish imkoniyatini belgilovchi omil ko'proq energiya omili, yuqori bo'lsa, entropiya omilidir. Yuqoridagi tenglamadan, xususan, xona haroratida sodir bo'lmaydigan (entropiya kuchayadi) parchalanish reaktsiyalari nima uchun yuqori haroratda sodir bo'la boshlagani aniq. ENDOTHERMIK REAKSIYA, ENTROPIYA, ENERGIYA OMILI, ENTROPIYA FAKTORI, GIBBS ENERGIYASI. 2CuO (cr) + C (grafit) = 2Cu (cr) + CO 2 (g) -46 kJ ni tashkil qiladi. Termokimyoviy tenglamani yozing va bu reaksiyadan 1 kg mis olish uchun qancha energiya kerakligini hisoblang. CaCO 3 (cr) = CaO (cr) + CO 2 (g) – 179 kJ 24,6 litr karbonat angidrid hosil bo'ldi. Qancha issiqlik behuda sarflanganligini aniqlang. Necha gramm kaltsiy oksidi hosil bo'lgan? |
Kimyoviy reaksiya - bu boshlang'ich moddalarni reaktsiya mahsulotlariga aylantirish jarayoni. Reaksiya tugagandan so'ng olingan moddalar mahsulot deb ataladi. Ular tuzilishi, tarkibi yoki har ikkalasi bo'yicha asl nusxadan farq qilishi mumkin.
Tarkibdagi o'zgarishlarga qarab, kimyoviy reaktsiyalarning quyidagi turlari ajratiladi:
- tarkibi o'zgarishi bilan (ularning ko'pchiligi);
- tarkibini o'zgartirmasdan (izomerizatsiya va bir allotropik modifikatsiyani boshqasiga aylantirish).
Agar reaksiya natijasida moddaning tarkibi o'zgarmasa, uning tuzilishi majburiy ravishda o'zgaradi, masalan: Cgrafit↔Salmaz.
Keling, tarkibning o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalarning tasnifini batafsil ko'rib chiqaylik.
I. Moddalarning soni va tarkibiga ko'ra
Murakkab reaktsiyalar
Bunday kimyoviy jarayonlar natijasida bir nechta moddalardan bir modda hosil bo'ladi: A + B + ... = C
Ulanish mumkin:
- oddiy moddalar: 2Na + S = Na2S;
- murakkab bilan oddiy: 2SO2 + O2 = 2SO3;
- ikkita murakkab: CaO + H2O = Ca(OH)2.
- ikkitadan ortiq moddalar: 4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
Parchalanish reaksiyalari
Bunday reaksiyalarda bir modda boshqa bir qancha moddalarga parchalanadi: A=B+C+...
Bu holda mahsulotlar quyidagilar bo'lishi mumkin:
- oddiy moddalar: 2NaCl = 2Na + Cl2
- oddiy va murakkab: 2KNO3 = 2KNO2 + O2
- ikkita murakkab: CaCO3 = CaO + CO2
- ikkitadan ortiq mahsulot: 2AgNO3 = 2Ag + O2 + 2NO2
Almashtirish reaksiyalari
Oddiy va murakkab moddalar bir-biri bilan va atomlar bilan reaksiyaga kirishadigan bunday reaktsiyalar oddiy modda Kompleksdagi elementlardan birining atomlarini almashtiradi va ularni almashtirish reaksiyalari deyiladi. Sxematik ravishda atomlarning almashinish jarayonini quyidagicha ko'rsatish mumkin: A + BC = B + AC.
Masalan, CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
Almashinuv reaktsiyalari
Bu guruhga ikkita reaktsiya kiradi murakkab moddalar ularning qismlarini o'zgartiring: AB + CD = AD + CB. Bertolet qoidasiga ko'ra, agar mahsulotlardan kamida bittasi bo'lsa, bunday reaktsiyalarning qaytarilmas yuzaga kelishi mumkin:
- cho'kma ( erimaydigan modda): 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4;
- kam dissotsiatsiyalanuvchi modda: NaOH + HCl = NaCl + H2O;
- gaz: NaOH + NH4Cl = NaCl + NH3 + H2O (birinchi navbatda ammiak gidrat NH3 H2O hosil bo'ladi, u olingandan so'ng darhol ammiak va suvga parchalanadi).
II. Termal effekt bilan
- Ekzotermik
- issiqlik chiqishi bilan sodir bo'ladigan jarayonlar:
C + O2 = CO2 + Q - Endotermik
- issiqlik yutiladigan reaktsiyalar:
Cu(OH)2 = CuO + H2O – Q
III. Kimyoviy reaksiyalarning yo'nalishi bo'yicha turlari
- Qaytariladigan to'g'ri va teskari yo'nalishda bir vaqtning o'zida sodir bo'ladigan reaktsiyalar: N2+O2 ↔ 2NO
- Qaytarib bo'lmaydigan jarayonlar yakunlanishi, ya'ni reaksiyaga kirishuvchi moddalardan kamida bittasi to'liq iste'mol qilinmaguncha davom etadi. Misollar qaytarilmas reaktsiyalar almashinuvlar yuqorida muhokama qilindi.
IV. Katalizator mavjudligiga ko'ra
V. Moddalarning birikish holatiga ko'ra
- Agar barcha reaktivlar bir xil bo'lsa agregatsiya holatlari, reaksiya deyiladi bir hil. Bunday jarayonlar butun hajmda sodir bo'ladi. Masalan: NaOH + HCl = NaCl + H2O
- Heterojen - interfeysda sodir bo'ladigan turli agregatsiya holatidagi moddalar o'rtasidagi reaktsiyalar. Masalan: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
VI. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning oksidlanish darajasining o'zgarishiga asoslangan kimyoviy reaksiyalarning turlari
- Redoks (ORR) - reaksiyaga kirishuvchi moddalarning oksidlanish darajalari o'zgaradigan reaksiyalar.
- Reaksiyalar sodir bo'ladi oksidlanish darajasini o'zgartirmasdan reaktivlar (BISO).
Yonish va almashtirish jarayonlari doimo oksidlanish-qaytarilishdir. Almashinuv reaksiyalari moddalarning oksidlanish darajalarini o'zgartirmasdan sodir bo'ladi. Boshqa barcha jarayonlar OVR yoki BISO bo'lishi mumkin.
