คุณสมบัติรีดอกซ์มี คุณสมบัติรีดอกซ์

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 17:57

คุณสมบัติรีดอกซ์ของอะตอมและไอออนแต่ละอะตอมเป็นปัญหาสำคัญในเคมีสมัยใหม่ เอกสารนี้ช่วยอธิบายการทำงานขององค์ประกอบและสาร เพื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติทางเคมีของอะตอมต่างๆ อย่างละเอียด

ตัวออกซิไดซ์คืออะไร

งานเคมีจำนวนมาก รวมถึงคำถามทดสอบสำหรับการสอบแบบรวมศูนย์ในเกรด 11 และ OGE ในเกรด 9 เกี่ยวข้องกับแนวคิดนี้ ตัวออกซิไดซ์ถือเป็นอะตอมหรือไอออนที่ยอมรับอิเล็กตรอนจากไอออนหรืออะตอมอื่นในกระบวนการของปฏิกิริยาเคมี หากเราวิเคราะห์คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของอะตอม เราต้องการระบบธาตุของเมนเดเลเยฟ ในช่วงเวลาที่อยู่ในตารางจากซ้ายไปขวาความสามารถในการออกซิไดซ์ของอะตอมจะเพิ่มขึ้นนั่นคือการเปลี่ยนแปลงในลักษณะเดียวกับคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ ในกลุ่มย่อยหลัก พารามิเตอร์นี้ลดลงจากบนลงล่าง ในบรรดาสารธรรมดาที่แข็งแรงที่สุดที่มีความสามารถในการออกซิไดซ์ ฟลูออรีนอยู่ในตะกั่ว คำศัพท์เช่น "electronegativity" นั่นคือความสามารถของอะตอมในกรณีที่มีปฏิสัมพันธ์ทางเคมีอิเล็กตรอนถือได้ว่ามีความหมายเหมือนกันกับคุณสมบัติการออกซิไดซ์ ในบรรดาสารที่ซับซ้อนที่ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไป สารออกซิไดซ์ที่สว่างสามารถพิจารณาได้: โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โพแทสเซียมคลอเรต โอโซน

สารลดคืออะไร

คุณสมบัติการรีดิวซ์ของอะตอมเป็นลักษณะของสารธรรมดาที่แสดงคุณสมบัติของโลหะ ในตารางธาตุ คุณสมบัติของโลหะจะลดลงจากซ้ายไปขวาในช่วงเวลา และในกลุ่มย่อยหลัก (แนวตั้ง) จะเพิ่มขึ้น สาระสำคัญของการกู้คืนคือการกลับมาของอิเล็กตรอนซึ่งอยู่ที่ระดับพลังงานภายนอก ยิ่งจำนวนเปลือกอิเล็กตรอน (ระดับ) มากเท่าใด การปล่อยอิเล็กตรอน "พิเศษ" ในระหว่างการโต้ตอบทางเคมีก็จะยิ่งง่ายขึ้น

โลหะที่ใช้งาน (อัลคาไลน์, อัลคาไลน์เอิร์ธ) มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์ที่ยอดเยี่ยม นอกจากนี้ สารที่แสดงพารามิเตอร์ที่คล้ายกัน เราเน้นซัลเฟอร์ออกไซด์ (6) คาร์บอนมอนอกไซด์ เพื่อให้ได้สถานะออกซิเดชันสูงสุด สารประกอบเหล่านี้ถูกบังคับให้แสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์

กระบวนการออกซิเดชัน

หากระหว่างปฏิกิริยาเคมี อะตอมหรือไอออนให้อิเล็กตรอนกับอะตอมอื่น (ไอออน) เรากำลังพูดถึงกระบวนการออกซิเดชัน ในการวิเคราะห์ว่าสมบัติการรีดิวซ์และการเปลี่ยนแปลงของพลังงานออกซิไดซ์ คุณจะต้องมีตารางธาตุและความรู้เกี่ยวกับกฎฟิสิกส์สมัยใหม่

กระบวนการฟื้นฟู

กระบวนการรีดักชั่นเกี่ยวข้องกับการยอมรับโดยไอออนของตัวใดตัวหนึ่งอะตอมของอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น (ไอออน) ระหว่างปฏิกิริยาเคมีโดยตรง สารรีดิวซ์ที่ดีเยี่ยมคือไนไตรต์ ซัลไฟต์ของโลหะอัลคาไล คุณสมบัติการรีดิวซ์ในระบบของธาตุจะเปลี่ยนแปลงไปคล้ายกับคุณสมบัติของโลหะของสารธรรมดา

อัลกอริทึมการแยกวิเคราะห์ OVR

เพื่อให้นักเรียนวางสัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยาเคมีที่เสร็จแล้ว จำเป็นต้องใช้อัลกอริธึมพิเศษ คุณสมบัติรีดอกซ์ยังช่วยแก้ปัญหาการคำนวณต่างๆ ในด้านเคมีวิเคราะห์ อินทรีย์ และเคมีทั่วไป เราขอแนะนำลำดับการแยกวิเคราะห์ปฏิกิริยาใดๆ:

1. อันดับแรก การพิจารณาสถานะออกซิเดชันของแต่ละองค์ประกอบที่มีอยู่โดยใช้กฎเป็นสิ่งสำคัญ
2. ถัดไป อะตอมหรือไอออนเหล่านั้นที่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชันของพวกมันจะถูกกำหนดให้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา
3. เครื่องหมายลบและบวกระบุจำนวนอิเล็กตรอนอิสระที่รับและให้ระหว่างปฏิกิริยาเคมี
4. ถัดไป ระหว่างจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมด ตัวคูณร่วมน้อยจะถูกกำหนด นั่นคือ จำนวนเต็มที่หารโดยไม่มีเศษเหลือด้วยอิเล็กตรอนที่ได้รับและอิเล็กตรอนที่ได้รับ
5. จากนั้นก็แบ่งออกเป็นอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี
6. ต่อไป เราจะพิจารณาว่าไอออนหรืออะตอมใดมีคุณสมบัติรีดิวซ์ และยังกำหนดตัวออกซิไดซ์ด้วย
7. ในขั้นตอนสุดท้ายให้ใส่สัมประสิทธิ์ในสมการ

โดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ ให้วางสัมประสิทธิ์ในรูปแบบปฏิกิริยานี้:

NaMnO₄ + ไฮโดรเจนซัลไฟด์ + กรดซัลฟิวริก=S + Mn SO_{4 +…+…}

อัลกอริธึมในการแก้ปัญหา

มาดูกันว่าสารใดควรก่อตัวขึ้นหลังจากการโต้ตอบกัน เนื่องจากมีตัวออกซิไดซ์ในปฏิกิริยาอยู่แล้ว (มันจะเป็นแมงกานีส) และมีการกำหนดตัวรีดิวซ์ (มันจะเป็นกำมะถัน) สารจึงก่อตัวขึ้นโดยที่สถานะออกซิเดชันไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป เนื่องจากปฏิกิริยาหลักเกิดขึ้นระหว่างเกลือกับกรดที่มีออกซิเจนอย่างแรง หนึ่งในสารสุดท้ายคือน้ำ และสารที่สองคือเกลือโซเดียม ให้ละเอียดกว่านั้นคือ โซเดียมซัลเฟต

ตอนนี้เรามาทำแผนให้และรับอิเล็กตรอนกัน:

- Mn⁺⁷ takes 5 e=Mn^+2.

ส่วนที่สองของโครงการ:

- S^-2 gives2e=S⁰

เราใส่สัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยาเริ่มต้น โดยไม่ลืมที่จะสรุปอะตอมของกำมะถันทั้งหมดในส่วนของสมการ

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

การวิเคราะห์ OVR ที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

โดยใช้อัลกอริธึมการแยกวิเคราะห์ OVR เราสามารถเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาต่อเนื่องได้:

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ + กรดซัลฟิวริก + โพแทสเซียมเปอร์มานาเนต=Mn SO_{4 + ออกซิเจน + …+…}

สถานะออกซิเดชันเปลี่ยนไอออนออกซิเจน (ในไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) และไอออนบวกของแมงกานีสในโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต นั่นคือเรามีตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์

มาดูกันว่าสารชนิดใดที่ยังสามารถรับได้หลังจากการโต้ตอบ หนึ่งในนั้นจะเป็นน้ำ ซึ่งค่อนข้างชัดเจนว่าเป็นปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเกลือ โพแทสเซียมไม่ก่อตัวใหม่ผลิตภัณฑ์ที่สองจะเป็นเกลือโพแทสเซียม คือ ซัลเฟต เนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับกรดซัลฟิวริก

โครงการ:

2O ^{– บริจาค} 2 อิเล็กตรอนและเปลี่ยนเป็น O ₂ ⁰ 5

Mn⁺⁷ รับ 5 อิเล็กตรอนและกลายเป็น Mn ไอออน^{+2 2}

กำหนดสัมประสิทธิ์.

5H₂O₂ + 3H₂SO₄ + 2KMnO₄=5O₂ + 2Mn SO4 _{+ 8H} 2_{O + K}2_SO4

ตัวอย่างการวิเคราะห์ OVR ที่เกี่ยวข้องกับโพแทสเซียมโครเมต

โดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ เราจะสร้างสมการที่มีสัมประสิทธิ์:

FeCl₂ + กรดไฮโดรคลอริก + โพแทสเซียมโครเมต=FeCl₃+ CrCl_{3 + …+…}

สถานะออกซิเดชันเปลี่ยนธาตุเหล็ก (ในเฟอร์ริกคลอไรด์ II) และโครเมียมไอออนในโพแทสเซียมไดโครเมต

ตอนนี้เรามาดูกันว่าสารอื่นๆ ก่อตัวอย่างไร หนึ่งสามารถเป็นเกลือ เนื่องจากโพแทสเซียมไม่ได้ก่อตัวเป็นสารประกอบใดๆ ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ที่สองจะเป็นเกลือโพแทสเซียม ให้แม่นยำกว่านั้นคือ คลอไรด์ เนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับกรดไฮโดรคลอริก

มาทำแผนภาพกัน:

Fe⁺² ให้ e= Fe^{+3 6 ตัวลด,}

2Cr⁺⁶ ยอมรับ 6 e=2Cr ^{+31 ออกซิไดเซอร์}

ใส่สัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยาเริ่มต้น:

6K₂Cr₂O₇ + FeCl₂+ 14HCl=7H₂O + 6FeCl₃ + 2CrCl_{3 + 2KCl}

ตัวอย่างการวิเคราะห์ OVR ที่เกี่ยวข้องกับโพแทสเซียมไอโอไดด์

ติดกฎ มาสร้างสมการกัน:

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต + กรดซัลฟิวริก + โพแทสเซียมไอโอไดด์…แมงกานีสซัลเฟต + ไอโอดีน +…+…

สถานะออกซิเดชันเปลี่ยนแมงกานีสและไอโอดีน นั่นคือมีตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์

ตอนนี้ มาดูกันว่าเราลงเอยอย่างไร สารประกอบก็จะเป็นโพแทสเซียม นั่นคือ เราจะได้โพแทสเซียมซัลเฟต

กระบวนการกู้คืนเกิดขึ้นในไอโอดีนไอออน

มาวาดโครงร่างการถ่ายโอนอิเล็กตรอนกัน:

- Mn⁺⁷ ยอมรับ 5 e=Mn^{+2 2 เป็นสารออกซิแดนท์}

- 2I^- แจก 2 e=I₂ ^{0 5 เป็นตัวรีดิวซ์}

ใส่สัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยาเริ่มต้น อย่าลืมรวมอะตอมของกำมะถันทั้งหมดในสมการนี้

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

ตัวอย่างการวิเคราะห์ OVR ที่เกี่ยวข้องกับโซเดียมซัลไฟต์

โดยใช้วิธีคลาสสิค เราจะเขียนสมการของวงจร:

- กรดซัลฟิวริก + KMnO_{4 + โซเดียม ซัลไฟต์… โซเดียม ซัลเฟต + แมงกานีส ซัลเฟต +…+…}

หลังจากปฏิสัมพันธ์ เราก็ได้เกลือโซเดียม น้ำ

มาทำแผนภาพกัน:

- Mn⁺⁷ takes 5 e=Mn^{+2 2,}

- S⁺⁴ ให้ 2 e=S^{+6 5.}

จัดเรียงสัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยาที่กำลังพิจารณา อย่าลืมเติมอะตอมของกำมะถันเมื่อจัดเรียงค่าสัมประสิทธิ์

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

ตัวอย่างการวิเคราะห์ OVR ที่เกี่ยวข้องกับไนโตรเจน

มาทำภารกิจต่อไปนี้กัน โดยใช้อัลกอริทึม เราจะเขียนสมการปฏิกิริยาที่สมบูรณ์:

- แมงกานีสไนเตรต + กรดไนตริก + PbO₂=HMnO₄+Pb(NO₃₎ 2₊

มาวิเคราะห์กันว่าสารอะไรยังคงก่อตัวอยู่ เนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างตัวออกซิไดซ์อย่างแรงกับเกลือ หมายความว่าสารนั้นจะเป็นน้ำ

แสดงการเปลี่ยนแปลงของจำนวนอิเล็กตรอน:

- Mn⁺² แจก 5 e=Mn^{+7 2 แสดงคุณสมบัติของตัวรีดิวซ์}

- Pb⁺⁴ takes 2 e=Pb^{+2 5 ออกซิไดเซอร์}

3. เราจัดเรียงสัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยาเริ่มต้น อย่าลืมบวกไนโตรเจนทั้งหมดที่มีอยู่ทางด้านซ้ายของสมการดั้งเดิม:

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

ปฏิกิริยานี้ไม่แสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ของไนโตรเจน

ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่สองกับไนโตรเจน:

Zn + กรดซัลฟิวริก + HNO₃=ZnSO_{4 + NO+…}

- Zn⁰ แจก 2 e=Zn^{+23 จะเป็นผู้ฟื้นฟู}

N⁺⁵ยอมรับ 3 e=N^{+2 2 เป็นตัวออกซิไดเซอร์}

จัดเรียงสัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยาที่กำหนด:

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

ความสำคัญของปฏิกิริยารีดอกซ์

ปฏิกิริยารีดักชันที่โด่งดังที่สุดคือการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของพืช คุณสมบัติการบูรณะเปลี่ยนแปลงอย่างไร? กระบวนการนี้เกิดขึ้นในชีวมณฑลทำให้พลังงานเพิ่มขึ้นโดยใช้แหล่งภายนอก เป็นพลังงานที่มนุษยชาติใช้ตามความต้องการ ในบรรดาตัวอย่างของปฏิกิริยาออกซิเดชันและการรีดักชันที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบทางเคมี การเปลี่ยนแปลงของสารประกอบไนโตรเจน คาร์บอน และออกซิเจนมีความสำคัญเป็นพิเศษ ต้องขอบคุณการสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้ชั้นบรรยากาศของโลกมีองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาสิ่งมีชีวิต เนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในเปลือกอากาศไม่เพิ่มขึ้น พื้นผิวโลกไม่ร้อนมากเกินไป พืชไม่เพียงพัฒนาด้วยความช่วยเหลือของปฏิกิริยารีดอกซ์ แต่ยังสร้างสารเช่นออกซิเจนและกลูโคสที่จำเป็นสำหรับมนุษย์ หากไม่มีปฏิกิริยาเคมี วัฏจักรที่สมบูรณ์ของสารในธรรมชาติก็เป็นไปไม่ได้ รวมถึงการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตอินทรีย์

การประยุกต์ใช้ RIA

เพื่อรักษาพื้นผิวของโลหะ คุณจำเป็นต้องรู้ว่าโลหะแอคทีฟมีคุณสมบัติในการบูรณะ ดังนั้นคุณจึงสามารถครอบคลุมพื้นผิวด้วยชั้นขององค์ประกอบที่แอคทีฟมากขึ้น ในขณะที่ชะลอกระบวนการกัดกร่อนของสารเคมี เนื่องจากมีคุณสมบัติรีดอกซ์ น้ำดื่มจึงถูกทำให้บริสุทธิ์และฆ่าเชื้อ ไม่มีปัญหาใดสามารถแก้ไขได้โดยไม่ต้องวางสัมประสิทธิ์ในสมการอย่างถูกต้อง เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด สิ่งสำคัญคือต้องมีความเข้าใจในสารรีดอกซ์ทั้งหมดพารามิเตอร์

ป้องกันการกัดกร่อนของสารเคมี

การกัดกร่อนเป็นปัญหาเฉพาะสำหรับชีวิตมนุษย์และกิจกรรม อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีนี้ การทำลายของโลหะเกิดขึ้น ชิ้นส่วนของรถยนต์ เครื่องมือกลสูญเสียลักษณะการทำงาน ในการแก้ไขปัญหาดังกล่าว ใช้การป้องกันดอกยาง โลหะเคลือบด้วยชั้นเคลือบเงาหรือสี และใช้โลหะผสมป้องกันการกัดกร่อน ตัวอย่างเช่น พื้นผิวเหล็กถูกปกคลุมด้วยชั้นของโลหะที่ใช้งาน - อะลูมิเนียม

สรุป

ปฏิกิริยาการฟื้นตัวต่างๆ เกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์ ทำให้ระบบย่อยอาหารทำงานเป็นปกติ กระบวนการพื้นฐานในชีวิต เช่น การหมัก การเน่าเปื่อย การหายใจ ก็สัมพันธ์กับคุณสมบัติในการบูรณะเช่นกัน สิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกของเรามีความสามารถคล้ายกัน หากปราศจากปฏิกิริยากลับและการยอมรับของอิเล็กตรอน การทำเหมือง การผลิตแอมโมเนีย ด่าง และกรดทางอุตสาหกรรมจะเป็นไปไม่ได้ ในเคมีวิเคราะห์ วิธีการวิเคราะห์เชิงปริมาตรทั้งหมดขึ้นอยู่กับกระบวนการรีดอกซ์อย่างแม่นยำ การต่อสู้กับปรากฏการณ์อันไม่พึงประสงค์เช่นการกัดกร่อนของสารเคมีก็ขึ้นอยู่กับความรู้ของกระบวนการเหล่านี้ด้วย