Le proprietà redox dei singoli atomi e degli ioni sono una questione importante nella chimica moderna. Questo materiale aiuta a spiegare l'attività di elementi e sostanze, per condurre un confronto dettagliato delle proprietà chimiche di diversi atomi.
Cos'è un agente ossidante
Molti compiti di chimica, comprese le domande del test per l'esame di stato unificato al grado 11 e l'OGE al grado 9, sono associati a questo concetto. Un agente ossidante è considerato atomi o ioni che, nel processo di interazione chimica, accettano elettroni da un altro ione o atomo. Se analizziamo le proprietà ossidanti degli atomi, abbiamo bisogno del sistema periodico di Mendeleev. Nei periodi situati nella tabella da sinistra a destra, la capacità ossidante degli atomi aumenta, cioè cambia in modo simile alle proprietà non metalliche. Nei sottogruppi principali, questo parametro diminuisce dall' alto verso il basso. Tra le sostanze semplici più potenti con capacità ossidante, il fluoro è in testa. Un termine come "elettronegatività", cioè la capacità di un atomo di assumere nel caso di un'interazione chimicaelettroni, possono essere considerati sinonimo di proprietà ossidanti. Tra le sostanze complesse costituite da due o più elementi chimici si possono considerare ossidanti brillanti: permanganato di potassio, clorato di potassio, ozono.
Cos'è un agente riducente
Le proprietà riducenti degli atomi sono caratteristiche delle sostanze semplici che presentano proprietà metalliche. Nella tavola periodica, le proprietà metalliche si indeboliscono da sinistra a destra in periodi e nei sottogruppi principali (in verticale) aumentano. L'essenza del recupero è il ritorno degli elettroni, che si trovano a livello di energia esterna. Maggiore è il numero di gusci di elettroni (livelli), più facile è cedere elettroni "in più" durante l'interazione chimica.
I metalli attivi (alcalini, alcalino-terrosi) hanno eccellenti proprietà riducenti. Inoltre, tra le sostanze che presentano parametri simili, si segnalano l'ossido di zolfo (6), il monossido di carbonio. Per acquisire il massimo stato di ossidazione, questi composti sono costretti a mostrare proprietà riducenti.
Processo di ossidazione
Se durante un'interazione chimica un atomo o uno ione cede elettroni a un altro atomo (ione), stiamo parlando del processo di ossidazione. Per analizzare come cambiano le proprietà riducenti e il potere ossidante, avrai bisogno di una tavola periodica degli elementi, oltre alla conoscenza delle moderne leggi della fisica.
Processo di restauro
I processi di riduzione implicano l'accettazione da parte degli ioni di entrambiatomi di elettroni da altri atomi (ioni) durante l'interazione chimica diretta. Ottimi agenti riducenti sono i nitriti, i solfiti dei metalli alcalini. Le proprietà riducenti nel sistema degli elementi cambiano in modo simile alle proprietà metalliche delle sostanze semplici.
Algoritmo di analisi OVR
Affinché lo studente possa inserire i coefficienti nella reazione chimica finita, è necessario utilizzare un algoritmo speciale. Le proprietà redox aiutano anche a risolvere vari problemi computazionali in chimica analitica, organica e generale. Suggeriamo l'ordine di analisi di qualsiasi reazione:
- In primo luogo, è importante determinare lo stato di ossidazione di ogni elemento disponibile usando le regole.
- Successivamente, quegli atomi o ioni che hanno cambiato il loro stato di ossidazione sono determinati a partecipare alla reazione.
- I segni meno e più indicano il numero di elettroni liberi dati e ricevuti durante una reazione chimica.
- Successivamente, tra il numero di tutti gli elettroni, si determina il minimo comune multiplo, cioè un intero diviso senza resto per gli elettroni ricevuti e dati.
- Poi viene diviso negli elettroni coinvolti nella reazione chimica.
- Successivamente, determiniamo quali ioni o atomi hanno proprietà riducenti e determiniamo anche agenti ossidanti.
- Nella fase finale inserisci i coefficienti nell'equazione.
Usando il metodo della bilancia elettronica, posizioniamo i coefficienti in questo schema di reazione:
NaMnO4 + acido solfidrico + acido solforico=S + Mn SO4 +…+…
Algoritmo per risolvere il problema
Scopriamo quali sostanze dovrebbero formarsi dopo l'interazione. Poiché nella reazione è già presente un agente ossidante (sarà manganese) e viene definito un agente riducente (sarà zolfo), si formano sostanze in cui gli stati di ossidazione non cambiano più. Poiché la reazione principale è avvenuta tra il sale e un acido forte contenente ossigeno, una delle sostanze finali sarà l'acqua e la seconda sarà il sale di sodio, più precisamente il solfato di sodio.
Ora creiamo uno schema per dare e ricevere elettroni:
- Mn+7 prende 5 e=Mn+2.
Seconda parte dello schema:
- S-2 gives2e=S0
Mettiamo i coefficienti nella reazione iniziale, senza dimenticare di sommare tutti gli atomi di zolfo nelle parti dell'equazione.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Analisi dell'OVR che coinvolge il perossido di idrogeno
Usando l'algoritmo di analisi OVR, possiamo comporre un'equazione per la reazione in corso:
perossido di idrogeno + acido solforico + permagnanato di potassio=Mn SO4 + ossigeno + …+…
Gli stati di ossidazione hanno modificato lo ione ossigeno (nel perossido di idrogeno) e il catione manganese nel permanganato di potassio. Cioè, abbiamo un agente riducente, così come un agente ossidante.
Determiniamo che tipo di sostanze si possono ancora ottenere dopo l'interazione. Uno di questi sarà l'acqua, che è ovviamente una reazione tra un acido e un sale. Il potassio non ne ha formato una nuovasostanze, il secondo prodotto sarà un sale di potassio, ovvero il solfato, poiché la reazione è stata con l'acido solforico.
Schema:
2O – dona 2 elettroni e si trasforma in O 2 0 5
Mn+7 accetta 5 elettroni e diventa ione Mn+2 2
Imposta i coefficienti.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Esempio di analisi OVR che coinvolge il cromato di potassio
Utilizzando il metodo della bilancia elettronica, faremo un'equazione con i coefficienti:
FeCl2 + acido cloridrico + cromato di potassio=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Gli stati di ossidazione hanno modificato il ferro (nel cloruro ferrico II) e lo ione cromo nel dicromato di potassio.
Ora proviamo a scoprire quali altre sostanze si formano. Uno può essere il sale. Poiché il potassio non ha formato alcun composto, quindi, il secondo prodotto sarà un sale di potassio, più precisamente cloruro, perché la reazione è avvenuta con l'acido cloridrico.
Facciamo un diagramma:
Fe+2 dà e= Fe+3 6 riduttore,
2Cr+6 accetta 6 e=2Cr +31 ossidante.
Metti i coefficienti nella reazione iniziale:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
EsempioAnalisi OVR che coinvolge ioduro di potassio
Armati delle regole, facciamo un'equazione:
permanganato di potassio + acido solforico + ioduro di potassio…solfato di manganese + iodio +…+…
Gli stati di ossidazione hanno cambiato manganese e iodio. Cioè, sono presenti un agente riducente e un agente ossidante.
Ora scopriamo con cosa finiamo. Il composto sarà con potassio, cioè otterremo solfato di potassio.
Negli ioni di iodio si verificano processi di recupero.
Elaboriamo uno schema di trasferimento di elettroni:
- Mn+7 accetta 5 e=Mn+2 2 è un ossidante,
- 2I- dare via 2 e=I2 0 5 è un agente riducente.
Inserisci i coefficienti nella reazione iniziale, non dimenticare di sommare tutti gli atomi di zolfo in questa equazione.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Esempio di analisi di OVR che coinvolge solfito di sodio
Usando il metodo classico, comporremo un'equazione per il circuito:
- acido solforico + KMnO4 + solfito di sodio… solfato di sodio + solfato di manganese +…+…
Dopo l'interazione otteniamo sale di sodio, acqua.
Facciamo un diagramma:
- Mn+7 prende 5 e=Mn+2 2,
- S+4 dà 2 e=S+6 5.
Disporre i coefficienti nella reazione in esame, non dimenticare di aggiungere gli atomi di zolfo durante la disposizione dei coefficienti.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Esempio di analisi dell'OVR che coinvolge l'azoto
Facciamo il seguente compito. Utilizzando l'algoritmo, comporremo l'equazione di reazione completa:
- nitrato di manganese + acido nitrico + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Analizziamo quale sostanza si forma ancora. Poiché la reazione è avvenuta tra un forte agente ossidante e il sale, significa che la sostanza sarà acqua.
Mostra la variazione del numero di elettroni:
- Mn+2 regala 5 e=Mn+7 2 mostra le proprietà di un agente riducente,
- Pb+4 prende 2 e=Pb+2 5 ossidante.
3. Disponiamo i coefficienti nella reazione iniziale, assicurati di sommare tutto l'azoto disponibile sul lato sinistro dell'equazione originale:
- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Questa reazione non mostra le proprietà riducenti dell'azoto.
Seconda reazione redox con azoto:
Zn + acido solforico + HNO3=ZnSO4 + NO+…
- Zn0 give away 2 e=Zn+23 sarà un restauratore,
N+5accetta 3 e=N+2 2 è un ossidante.
Disponi i coefficienti in una data reazione:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
L'importanza delle reazioni redox
Le reazioni di riduzione più famose sono la fotosintesi, caratteristica delle piante. Come cambiano le proprietà restaurative? Il processo avviene nella biosfera, porta ad un aumento di energia con l'aiuto di una fonte esterna. È questa energia che l'umanità usa per i suoi bisogni. Tra gli esempi di reazioni ossidative e di riduzione associate agli elementi chimici, rivestono particolare importanza le trasformazioni dei composti di azoto, carbonio e ossigeno. Grazie alla fotosintesi, l'atmosfera terrestre ha una composizione tale che è necessaria per lo sviluppo degli organismi viventi. Grazie alla fotosintesi, la quantità di anidride carbonica nel guscio d'aria non aumenta, la superficie terrestre non si surriscalda. La pianta non solo si sviluppa con l'aiuto di una reazione redox, ma forma anche sostanze come ossigeno e glucosio necessarie per l'uomo. Senza questa reazione chimica, un ciclo completo di sostanze in natura è impossibile, così come l'esistenza di vita organica.
Applicazione pratica di RIA
Per preservare la superficie del metallo, devi sapere che i metalli attivi hanno proprietà riparatrici, quindi puoi ricoprire la superficie con uno strato di un elemento più attivo, rallentando il processo di corrosione chimica. Grazie alla presenza di proprietà redox, l'acqua potabile viene purificata e disinfettata. Nessun problema può essere risolto senza posizionare correttamente i coefficienti nell'equazione. Per evitare errori, è importante avere una comprensione di tutto il redoxparametri.
Protezione contro la corrosione chimica
La corrosione è un problema particolare per la vita e le attività umane. Come risultato di questa trasformazione chimica, si verifica la distruzione del metallo, le parti dell'auto, le macchine utensili perdono le loro caratteristiche operative. Per correggere un tale problema, viene utilizzata la protezione del battistrada, il metallo viene rivestito con uno strato di vernice o vernice e vengono utilizzate leghe anticorrosione. Ad esempio, una superficie di ferro è ricoperta da uno strato di metallo attivo - alluminio.
Conclusione
Varie reazioni di recupero si verificano nel corpo umano, assicurano il normale funzionamento dell'apparato digerente. Tali processi vitali di base come fermentazione, decadimento, respirazione sono anche associati a proprietà riparatrici. Tutti gli esseri viventi sul nostro pianeta hanno capacità simili. Senza reazioni con il ritorno e l'accettazione di elettroni, l'estrazione mineraria, la produzione industriale di ammoniaca, alcali e acidi è impossibile. In chimica analitica, tutti i metodi di analisi volumetrica si basano proprio su processi redox. La lotta contro un fenomeno così spiacevole come la corrosione chimica si basa anche sulla conoscenza di questi processi.
