«Химия» пәні бойынша
Дәріс 11 Тотығу-тотықсыздану үдерістері
жүктеу/скачать 2,1 Mb.
|
| Дәріс 11
Тотығу-тотықсыздану үдерістері. Маңызды тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштар 1.Тотығу-тотықсыздану реакциялары 2. Тотықтырғыштар 3.Тотықсыздандырғыштар 4. Электродты баланс әдісі Химиялық реакциялар екі түрге бөлінеді: 1) Элемент атомдарының тотығу дәрежесі өзгермейтін реакциялар: СаСО3=CaO + CO2; +1 +5 -2 +1 -1 +1 -1 +1 +5 -2 AgNO3 + NaCl=AgCl + NaNO3 2) Элемент атомдарының тотығу дәрежесі өзгеретін реакциялар. Атомдардың тотығу дәрежесі тотығу-тотықсыздану реакциясы кезінде өзгереді, бұл жағдайда электрондар бір бөлшектен екінші бөлшекке ауысады. Мысалы, мысты СuSO4 ерітіндісінен мырышпен ығыстыру реакциясы CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu0 Кезінде электрондар мырыш атомынан мыс ионына ауысады да, мыс пен мырыштың тотығу дәрежелері өзгереді: 2e 2+ 0 2+
Әрекеттесуші заттардың атомдарының немесе иондарының тотығу дәрежесі өзгере жүретін реакцияны тотығу-тотықсыздану реакциясы деп атайды. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының негізгі қағидалары 1. Әрекеттесуші заттардың атомы, молекуласы немесе ионы электрон беру процесін тотығу деп атайды. Тотығу кезінде тотығу дәрежесі артады: + 2+ 3+ Al – 3e Al 3+; H2 – 2e = 2H +; Fe - e = Fe 2. Атомның, молекуланың немесе ионның электрон қосып алу процесін тотықсыздану деп атайды. - 3+ 2+ S + 2e = S2-; Cl2 + 2e = 2Cl-; Fe + e = Fe 3. Реакция кезінде электрондар беретін заттар тотықсыздандырғыш деп, ал электрон қосып алушы заттар тотықтырғыш деп аталады. Келтірілген мысалда +2 0 0 +2 2+ CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4, Cu - тотықтырғыш, Zn – тотықсыздандырғыш. тотықтырғыш т-сыздандырғыш 2+ 0 Cu + 2e Cu тотықсыздану процесі 0 2+ Zn – 2e Zn тотығу порцесі 4. Реакция кезінде тотығу-тотықсыздану процестері қатар жүреді. Тотықтырғыш +е = тотықсызданады, тотықсыздандырғыш –е = тотығады, яғни, тотығу-тотықсыздану процесі бір-біріне қарама-қарсы екі процестің бірлігі. тотықсыздандырғыш -е тотықтырғыш тотықтырғыш +е тотықсыздандырғыш Тотықсыздандырғыштар: а) F-дан басқа барлық элементтердің бейтарап атомдары. Иондану потенциалы неғұрлым аз элементтің тотықсыздандырғыштық қабілті соғұрлым жоғары. б) тотығу дәрежесі теріс, металл еместердің атомдары. Тотығу дәрежелері тең болған жағдайда олардың тотықсыздандырғыштық қасиеті ион радиусының артуымен артады. Cl-, Br-, I- тотықсыздандырғыштық қасиеті артады. в) аралық тотығу дәрежесіндегі элемент атомдары Fe 2+, Sn 2+ Тотықтырғыштар: а) металл еместердің атомдарының күштісі VI, VII гр элемент атомдарының тотықтырғыштық қасиеті жоғары.б) аралық тотығу дәрежесіндегі элемент атомдарыв) ең жоғарғы тотығу дәрежесіндегі элемент атомдарыТотығу-тотықсыздандыру реакциясының теңдеуін құруТотығу-тотықсыздандыру реакциясының теңдеуін құру үшін екі тәсіл: электрондық баланс әдісі және ионды-электрондық (жарты реакция) тәсіл пайдаланылады.Екі тәсіл де тотықсыздану реакциясы кезінде тотықсыздандырғыштың беріп жіберген электрон санымен тотықтырғыштың қосып алған электрон саны тек (болуы керек) деген қағидаға негізделген. Электрондық баланс тәсілі Бұл әдіс арқылы реакция теңдеуін құру үшін реакцияға қатысқан және реакция нәтижесінде түзілген заттардың формуласын білу керек.Электрондық баланс әдісінде беріп жіберген және қосып алған электрондар санын реакция қатысқан және реакция нәтижесінде түзілген элемнт атомдарының тотығу дәрежесін анықтау арқылы есептейді. Мысал есебінде төмендегі тотығу-тотықсыздану реакциясының теңдеуін құрастырайық: +7 +2 +2 +3 KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 = MnSO4 + Fe2 (SO4)3 + K2SO4 + H2O_ Алдымен реакцияның схемасын жазамыз: KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 = MnSO4 + Fe2 (SO4)3 + K2SO4 + H2O Элемент атомдарының тотығу дәрежесін анықтап, реакция кезінде Mn-нен Fe-дің тотығу дәрежесінің өзгергенін анықтаймыз. +7 +2 +2 +3 KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 = MnSO4 + Fe2 (SO4)3 + K2SO4 + H2O Электрондық баланс теңдеуін құрастырамыз: +7 +2 Mn + 5e = Mn Fe +2 – 1e = Fe +3 Mn 5 электрон қосып алып Mn 2+-ге, Fe 2+ 1 электрон беріп Fe 3+-ке ауысады, яғни KMnO4 - тотықтырғыш, FeSO4 – тотықсыздандырғыш. 5. Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың коэффициенттерін табамыз. Тотықсыздандырғыштың берген электронының саны мен тотықтырғыштың қосып алған электрондарының саны тең болу керек, яғни электрондық баланс теңдеуі көрсетіп тұрғандай тотығу-тотықсыздану процесі жүру үшін бір атом Mn+7 , 5 атом Fe+2 керек: +7 +2 Mn + 5e = Mn 1 +3 Fe – 1е = Fe 5 Сонымен, теңдеудің негізгі коэффициенттері 1 және 5 тотықтырғышта 1 тотықсыздандырғышта 5. Бірақ, реакция нәтижесінде Fe2 (SO4)3 түзіледі, оның құрамында 2 атом Fe+3 бар, сондықтан теңдеудің негізгі коэффициенттерін 2-еселеу керек: +7 +2 Mn + 5e = Mn 1 2 +3 Fe – 1е = Fe 5 10 +7 +2 +2 +3 2Mn + 10Fe = 2Mn + 10Fe 6. Табылған коэффициенттерді реакция теңдеуіне қоямыз: 2 KMnO4 + 10FeSO4 + H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O Басқа коэффициенттерді, басқа элементтерді санап табамыз (әзірге Р мен О есептемейміз) (қазіргі жағдайда) К мен S атомдарын есептейміз: 2К=2K тең. S сол жақта 11, оң жақта 2 + 5 . 3 + 1 = 18 теңестіру үшін H2SO4 – т ің алдына 8 қоямыз: 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O Әрі қарай сутек атомдарын есептеп, су молекуласының санын анықтаймыз: 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O Жазылған теңдеудің дұрыстығын тексеру үшін теңдіктің екі жағындағы оттегі атомының санын есептейді. Берілген реакция судағы ерітіндіде жүреді, сондықтан оны иондық теңдеумен көрсетуге болады: - 2+ + 2+ 3+ MnO4 + 5Fe + 8H = Mn + 5Fe + 4H2O Реакция кезінде тотығу дәрежесі өзгеретін элементтер саны 2-ден көп болса, алдымен тотықсыздандырғыштың берген электрондарының жалпы санын және тотықтырғыштың қосып алған электрондарының барлық (жалпы) санын тауып алады да, әрі қарай қалыпты жағдайдағыдай теіестіреді. Мысалы: +3 -2 +5 +5 +6 +2 Al2S3 + HNO3 + H2O = H3ASO4 + H2SO4 + NO +3 +5
-2 +6 28e 3S – (3 . 8) 24e = 3S 28 +5 +2 N + 3e = N +3 -2 +5 +5 +6 +2 6As + 9S + 28N = 6As + 9S + 28N Көп жағдайда әрекеттесуші заттар тотықтырғыш немесе тотықсыздандырғыш есебінде қатысып қана қоймайды, сонымен қатар түзілген өнімдерді байланыстыруға қатысады. Мысалы, өте сұйық HNO3 –ны Zn-тың ұнтағымен тотықсыздандыру реакциясы: 0 +5 +2 -3
Алынған 10 моль HNO3 –ның 1 молі мырышты тотықтыруға, ал қалған 9 молі реакция нәтижесінде түзілген Zn2+ ионы мен NH+4 ионымен байланысуға жұмсалады. Тотықсыздандырғыштың байланыстырғыш есебінде қатысуын MnO2, Mn (IV) оксидінің концентрлі тұз қышқылының реакциясымен көрсетуге болады. +4 -1 +2 0 MnO2 + 2HCl + 2HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O +4 +2 Mn + 2e = Mn 1 - 2Cl – 2e = Cl2 1 +4 - +2 0 Mn + 2Cl = Mn + Cl2 жүктеу/скачать 2,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|