خواص کاهنده دارای خواص ردوکس هستند

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 17:45

خواص ردوکس اتم های منفرد و همچنین یون ها موضوع مهمی در شیمی مدرن است. این ماده به توضیح فعالیت عناصر و مواد کمک می‌کند و به مقایسه دقیق خواص شیمیایی اتم‌های مختلف می‌پردازد.

عامل اکسید کننده چیست

بسیاری از وظایف در شیمی، از جمله سوالات تستی برای آزمون دولتی واحد در کلاس 11، و OGE در کلاس 9، با این مفهوم مرتبط است. عامل اکسید کننده به اتم ها یا یون هایی گفته می شود که در فرآیند برهمکنش شیمیایی، الکترون های یون یا اتم دیگری را می پذیرند. اگر خواص اکسید کننده اتم ها را تجزیه و تحلیل کنیم، به سیستم تناوبی مندلیف نیاز داریم. در دوره های واقع در جدول از چپ به راست، توانایی اکسیداسیون اتم ها افزایش می یابد، یعنی به طور مشابه با خواص غیر فلزی تغییر می کند. در زیرگروه های اصلی این پارامتر از بالا به پایین کاهش می یابد. در میان قوی ترین مواد ساده با قابلیت اکسیداسیون، فلوئور پیشتاز است. اصطلاحی مانند "الکترون منفی"، یعنی توانایی اتم برای گرفتن در مورد برهمکنش شیمیایی.الکترون ها را می توان مترادف با خواص اکسید کننده در نظر گرفت. در میان مواد پیچیده ای که از دو یا چند عنصر شیمیایی تشکیل شده اند، می توان عوامل اکسید کننده درخشان را در نظر گرفت: پرمنگنات پتاسیم، کلرات پتاسیم، ازن.

مواد کاهنده چیست

خواص کاهنده اتم ها مشخصه مواد ساده ای است که خواص فلزی از خود نشان می دهند. در جدول تناوبی خواص فلزی در دوره ها از چپ به راست ضعیف می شود و در زیرگروه های اصلی (عمودی) افزایش می یابد. جوهر بازیابی بازگشت الکترون هایی است که در سطح انرژی خارجی قرار دارند. هرچه تعداد لایه‌های الکترونی (سطوح) بیشتر باشد، آزاد کردن الکترون‌های «اضافی» در طول برهمکنش شیمیایی آسان‌تر است.

فلزات فعال (قلیایی، قلیایی خاکی) خواص احیا کنندگی عالی دارند. علاوه بر این، موادی که پارامترهای مشابهی دارند، اکسید گوگرد (6)، مونوکسید کربن را برجسته می کنیم. برای به دست آوردن حداکثر حالت اکسیداسیون، این ترکیبات مجبور به نشان دادن خواص کاهشی می شوند.

فرایند اکسیداسیون

اگر در طی یک برهمکنش شیمیایی اتم یا یونی به اتم دیگر (یون) الکترون بدهد، در مورد فرآیند اکسیداسیون صحبت می کنیم. برای تجزیه و تحلیل چگونگی تغییر خواص کاهشی و قدرت اکسید کننده، به جدول تناوبی عناصر و همچنین دانش قوانین فیزیک مدرن نیاز دارید.

فرایند بازسازی

فرایندهای کاهش مستلزم پذیرش یون‌های هر کدام استاتم های الکترون از اتم های دیگر (یون ها) در طول برهمکنش شیمیایی مستقیم. عوامل احیا کننده عالی نیتریت ها، سولفیت های فلزات قلیایی هستند. خواص کاهنده در سیستم عناصر مشابه خواص فلزی مواد ساده تغییر می کند.

الگوریتم تجزیه OVR

برای اینکه دانش آموز ضرایب را در واکنش شیمیایی تمام شده قرار دهد، باید از الگوریتم خاصی استفاده کرد. خواص ردوکس همچنین به حل مسائل محاسباتی مختلف در شیمی تحلیلی، آلی و شیمی عمومی کمک می کند. ما ترتیب تجزیه هر واکنش را پیشنهاد می کنیم:

1. ابتدا، تعیین وضعیت اکسیداسیون هر عنصر موجود با استفاده از قوانین مهم است.
2. بعد، آن اتم ها یا یون هایی که حالت اکسیداسیون خود را تغییر داده اند، برای شرکت در واکنش تعیین می شوند.
3. علائم منفی و بعلاوه تعداد الکترون های آزاد داده شده و دریافت شده در طی یک واکنش شیمیایی را نشان می دهد.
4. بعد، بین تعداد همه الکترون ها، حداقل مضرب مشترک تعیین می شود، یعنی یک عدد صحیح که بدون باقیمانده بر الکترون های دریافتی و داده شده تقسیم می شود.
5. سپس به الکترون های درگیر در واکنش شیمیایی تقسیم می شود.
6. بعد، ما تعیین می کنیم که کدام یون یا اتم خاصیت کاهنده دارند، و همچنین عوامل اکسید کننده را تعیین می کنیم.
7. در مرحله آخر ضرایب را در معادله قرار دهید.

با استفاده از روش تراز الکترونیکی، بیایید ضرایب را در این طرح واکنش قرار دهیم:

NaMnO₄ + سولفید هیدروژن + اسید سولفوریک=S + منگنز SO_{4 +…+…}

الگوریتم برای حل مسئله

بیایید دریابیم که چه موادی باید بعد از فعل و انفعال تشکیل شوند. از آنجایی که قبلاً یک عامل اکسید کننده در واکنش وجود دارد (منگنز خواهد بود) و یک عامل احیا کننده تعریف شده است (گوگرد خواهد بود)، موادی تشکیل می شوند که در آنها حالت های اکسیداسیون دیگر تغییر نمی کند. از آنجایی که واکنش اصلی بین نمک و اسید قوی حاوی اکسیژن انجام شد، یکی از مواد نهایی آب و دومی نمک سدیم، به طور دقیق تر، سولفات سدیم خواهد بود.

حالا بیایید طرحی برای دادن و دریافت الکترون بسازیم:

- Mn⁺⁷ طول 5 e=Mn^+2.

بخش دوم طرح:

- S^-2 gives2e=S⁰

ضرایب را در واکنش اولیه قرار می دهیم، فراموش نمی کنیم که همه اتم های گوگرد را در بخش های معادله جمع کنیم.

2NaMnO₄ + 5H₂S + 3H₂SO ₄ =5S + 2MnSO₄ + 8H₂O + Na₂SO _4.

تجزیه و تحلیل OVR شامل پراکسید هیدروژن

با استفاده از الگوریتم تجزیه OVR، می توانیم معادله ای برای واکنش در حال انجام بسازیم:

پراکسید هیدروژن + اسید سولفوریک + پرمنگنات پتاسیم=منگنز SO_{4 + اکسیژن + …+…}

حالت های اکسیداسیون باعث تغییر یون اکسیژن (در پراکسید هیدروژن) و کاتیون منگنز در پرمنگنات پتاسیم شد. یعنی ما یک عامل کاهنده و هم یک عامل اکسید کننده داریم.

بیایید تعیین کنیم که چه نوع موادی را می توان پس از برهمکنش هنوز به دست آورد. یکی از آنها آب خواهد بود که کاملا واضح است که واکنشی بین اسید و نمک است. پتاسیم جدید تشکیل نمی دهدمواد، محصول دوم نمک پتاسیم، یعنی سولفات خواهد بود، زیرا واکنش با اسید سولفوریک بود.

طرح:

2O ^- 2 الکترون اهدا می کند و به O ^{تبدیل می شود} ₂ ⁰ 5

Mn⁺⁷ 5 الکترون می پذیرد و تبدیل به یون منگنز می شود^{+2 2}

ضرایب را تنظیم کنید.

5H₂O₂ + 3H₂SO₄ + 2KMnO₄=5O₂ + 2Mn SO₄ + 8H ₂O + K₂SO₄

نمونه ای از آنالیز OVR شامل کرومات پتاسیم

با استفاده از روش تراز الکترونیکی معادله ای با ضرایب ایجاد می کنیم:

FeCl₂ + اسید کلریدریک + کرومات پتاسیم=FeCl₃+ CrCl_{3 + …+…}

حالت های اکسیداسیون باعث تغییر آهن (در کلرید آهن II) و یون کروم در دی کرومات پتاسیم شد.

حال بیایید سعی کنیم دریابیم که چه مواد دیگری تشکیل می شوند. یکی می تواند نمک باشد. از آنجایی که پتاسیم هیچ ترکیبی تشکیل نمی دهد، بنابراین، محصول دوم نمک پتاسیم، به طور دقیق تر، کلرید خواهد بود، زیرا واکنش با اسید هیدروکلریک انجام شد.

بیایید یک نمودار بسازیم:

Fe⁺² e= Fe^{+3 ۶ کاهنده،می دهد}

2Cr⁺⁶ 6 e=2Cr ^{+31 اکسید کننده. می پذیرد.}

ضرایب را در واکنش اولیه قرار دهید:

6K₂Cr₂O_۷ + FeCl_{۲+ 14HCl=7H}2_{O + 6FeCl}3 _{+ 2CrCl}3 _{+ 2KCl}

مثالتجزیه و تحلیل OVR شامل یدید پتاسیم

مسلح به قوانین، بیایید یک معادله بسازیم:

پرمنگنات پتاسیم + اسید سولفوریک + یدید پتاسیم…سولفات منگنز + ید +…+…

حالت های اکسیداسیون باعث تغییر منگنز و ید شد. یعنی یک عامل کاهنده و یک عامل اکسید کننده وجود دارد.

حالا بیایید دریابیم که در نهایت به چه چیزی می رسیم. ترکیب با پتاسیم خواهد بود، یعنی سولفات پتاسیم می گیریم.

فرایندهای بازیابی در یونهای ید رخ می دهد.

بیایید یک طرح انتقال الکترون ترسیم کنیم:

- Mn⁺⁷ می پذیرد 5 e=Mn^{+2 2 یک اکسید کننده است،}

- 2I^- give away 2 e=I₂ ^{0 5 یک عامل کاهنده است.}

ضرایب را در واکنش اولیه قرار دهید، فراموش نکنید که همه اتم های گوگرد را در این معادله جمع کنید.

210KI + KMnO₄ + 8H₂SO₄ =2MnSO ₄ + 5I₂ + 6K₂SO₄ + 8H 2_O

نمونه ای از تجزیه و تحلیل OVR شامل سولفیت سدیم

با استفاده از روش کلاسیک، معادله ای برای مدار می سازیم:

- اسید سولفوریک + KMnO_{4 + سولفیت سدیم… سولفات سدیم + سولفات منگنز +…+…}

پس از تعامل، نمک سدیم، آب دریافت می کنیم.

بیایید یک نمودار بسازیم:

- Mn⁺⁷ طول 5 e=Mn^{+2 2,}

- S⁺⁴ 2 e=S^{+6 5. می دهد.}

ترتیب ضرایب در واکنش مورد بررسی، فراموش نکنید که اتم های گوگرد را هنگام ترتیب دادن ضرایب اضافه کنید.

3H₂SO₄ + 2KMnO₄ + 5Na₂ SO₃ =K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Na₂ SO₄ + 3H_2O.

نمونه ای از تجزیه و تحلیل OVR شامل نیتروژن

بیایید کار زیر را انجام دهیم. با استفاده از الگوریتم، معادله کامل واکنش را می سازیم:

- نیترات منگنز + اسید نیتریک + PbO₂=HMnO₄+Pb(NO₃) ₂₊

بیایید تجزیه و تحلیل کنیم که چه ماده ای هنوز تشکیل می شود. از آنجایی که واکنش بین یک عامل اکسید کننده قوی و نمک انجام شد، به این معنی است که این ماده آب خواهد بود.

نمایش تغییر تعداد الکترونها:

- Mn⁺² می دهد 5 e=Mn^{+7 2 خواص یک عامل کاهنده را نشان می دهد،}

- Pb⁺⁴ 2 e=Pb^{+2 5 اکسید کننده. می گیرد.}

3. ضرایب را در واکنش اولیه مرتب می کنیم، مطمئن شوید که تمام نیتروژن موجود در سمت چپ معادله اصلی را جمع کنید:

- 2Mn(NO₃)₂ + 6HNO₃ + 5PbO 2 _=2HMnO4 _{+ 5Pb(NO}3₎2 _{+ 2H} 2_O.

این واکنش خواص کاهشی نیتروژن را نشان نمی دهد.

دومین واکنش ردوکس با نیتروژن:

Zn + اسید سولفوریک + HNO₃=ZnSO_{4 + NO+…}

- Zn⁰ give away 2 e=Zn^{+23 یک بازسازی کننده خواهد بود،}

N⁺⁵می پذیرد 3 e=N^{+2 2 یک اکسید کننده است.}

ترتیب ضرایب در یک واکنش داده شده:

3Zn + 3H₂SO₄ + 2HNO₃ =3ZnSO ₄ + 2NO + 4H_2O.

اهمیت واکنش های ردوکس

مشهورترین واکنش های کاهشی فتوسنتز است که مشخصه گیاهان است. خواص ترمیمی چگونه تغییر می کند؟ این فرآیند در بیوسفر اتفاق می افتد و با کمک یک منبع خارجی منجر به افزایش انرژی می شود. این انرژی است که بشریت برای نیازهای خود استفاده می کند. در میان نمونه‌های واکنش‌های اکسیداتیو و احیا مرتبط با عناصر شیمیایی، تبدیل ترکیبات نیتروژن، کربن و اکسیژن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به لطف فتوسنتز، جو زمین دارای چنین ترکیبی است که برای رشد موجودات زنده ضروری است. به لطف فتوسنتز، مقدار دی اکسید کربن در پوسته هوا افزایش نمی یابد، سطح زمین بیش از حد گرم نمی شود. این گیاه نه تنها با کمک یک واکنش ردوکس رشد می کند، بلکه موادی مانند اکسیژن و گلوکز را نیز تشکیل می دهد که برای انسان ضروری است. بدون این واکنش شیمیایی، چرخه کامل مواد در طبیعت و همچنین وجود حیات آلی غیرممکن است.

کاربرد عملی RIA

برای حفظ سطح فلز، باید بدانید که فلزات فعال خاصیت ترمیم کنندگی دارند، بنابراین می توانید سطح را با لایه ای از عنصر فعال تر بپوشانید و در عین حال روند خوردگی شیمیایی را کند کنید. به دلیل وجود خاصیت ردوکس، آب آشامیدنی تصفیه و ضد عفونی می شود. هیچ مشکلی بدون قرار دادن صحیح ضرایب در معادله حل نمی شود. برای جلوگیری از اشتباه، درک درستی از تمام ردوکس ها مهم استپارامترها.

محافظت در برابر خوردگی شیمیایی

خوردگی یک مشکل خاص برای زندگی و فعالیت انسان است. در نتیجه این دگرگونی شیمیایی، تخریب فلز رخ می دهد، قطعات ماشین، ماشین آلات ویژگی های عملیاتی خود را از دست می دهند. برای رفع چنین مشکلی از محافظ آج استفاده می شود، فلز با لایه ای از لاک یا رنگ پوشانده می شود و از آلیاژهای ضد خوردگی استفاده می شود. به عنوان مثال، یک سطح آهن با یک لایه فلز فعال - آلومینیوم پوشیده شده است.

نتیجه گیری

واکنش های بهبودی مختلفی در بدن انسان رخ می دهد که عملکرد طبیعی سیستم گوارش را تضمین می کند. فرآیندهای اساسی زندگی مانند تخمیر، پوسیدگی، تنفس نیز با خواص ترمیمی همراه است. همه موجودات زنده روی سیاره ما توانایی های مشابهی دارند. بدون واکنش با بازگشت و پذیرش الکترون ها، استخراج معدن، تولید صنعتی آمونیاک، قلیایی ها و اسیدها غیرممکن است. در شیمی تجزیه، تمام روش های آنالیز حجمی دقیقاً بر اساس فرآیندهای ردوکس است. مبارزه با پدیده ناخوشایندی مانند خوردگی شیمیایی نیز مبتنی بر دانش این فرآیندها است.