ปฏิกิริยาเคมีที่หลากหลายทั้งหมดสามารถลดลงได้เป็นสองประเภท หากเป็นผลมาจากปฏิกิริยาสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบไม่เปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาดังกล่าวจะถูกเรียก แลกเปลี่ยน, มิฉะนั้น - รีดอกซ์ปฏิกิริยา

การเกิดปฏิกิริยาเคมีเกิดจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคระหว่างสารที่ทำปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง การแลกเปลี่ยนเกิดขึ้นระหว่างแคตไอออนและแอนไอออนของกรดและเบส ส่งผลให้เกิดอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ - น้ำ:

บ่อยครั้งที่การแลกเปลี่ยนเกิดขึ้นพร้อมกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอนุภาคหนึ่งไปยังอีกอนุภาคหนึ่ง ดังนั้นเมื่อสังกะสีแทนที่ทองแดงในสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต

อิเล็กตรอนจากอะตอมสังกะสีไปเป็นไอออนทองแดง:

เรียกว่ากระบวนการสูญเสียอิเล็กตรอนของอนุภาค ออกซิเดชันและกระบวนการรับอิเล็กตรอนก็คือ การบูรณะ. ออกซิเดชันและการรีดักชันเกิดขึ้นพร้อมกันดังนั้นจึงเรียกว่าปฏิกิริยาที่มาพร้อมกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอนุภาคหนึ่งไปยังอีกอนุภาคหนึ่ง ปฏิกิริยารีดอกซ์.

การถ่ายโอนอิเล็กตรอนอาจไม่สมบูรณ์ เช่นในการทำปฏิกิริยา

แทนที่จะเป็นพันธะ C-H ที่มีขั้วต่ำ พันธะ H-Cl ที่มีขั้วสูงจะปรากฏขึ้น เพื่อความสะดวกในการเขียนปฏิกิริยารีดอกซ์ จะใช้แนวคิดเรื่องระดับออกซิเดชัน ซึ่งระบุลักษณะขององค์ประกอบในสารประกอบเคมีและพฤติกรรมในปฏิกิริยา

สถานะออกซิเดชัน- ค่าเป็นตัวเลขเท่ากับประจุอย่างเป็นทางการที่สามารถกำหนดให้กับองค์ประกอบได้ โดยยึดตามสมมติฐานที่ว่าอิเล็กตรอนทั้งหมดของพันธะแต่ละพันธะได้ถ่ายโอนไปยังอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีมากกว่าของสารประกอบที่กำหนด

เมื่อใช้แนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชัน เราสามารถให้คำจำกัดความทั่วไปของกระบวนการออกซิเดชันและการรีดักชันได้ รีดอกซ์เรียกว่าปฏิกิริยาเคมีที่มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบของสารที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา ในระหว่างการรีดักชัน สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบจะลดลง และในระหว่างการออกซิเดชัน จะเพิ่มขึ้น สารที่มีองค์ประกอบที่ลดสถานะออกซิเดชันเรียกว่า ออกซิไดซ์; สารที่มีองค์ประกอบที่เพิ่มสถานะออกซิเดชันเรียกว่า สารรีดิวซ์.

สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในสารประกอบถูกกำหนดตามกฎต่อไปนี้:

· สถานะออกซิเดชันของธาตุในสารเชิงเดี่ยวเป็นศูนย์

· ผลรวมพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดของอะตอมในโมเลกุลมีค่าเท่ากับศูนย์

· ผลรวมเชิงพีชคณิตของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดของอะตอมในไอออนเชิงซ้อน เช่นเดียวกับสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในไอออนอะตอมมิกเชิงเดียว เท่ากับประจุของไอออน

· สถานะออกซิเดชันเชิงลบจะแสดงในสารประกอบโดยอะตอมของธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงสุด

· สถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้สูงสุด (บวก) ของธาตุจะสอดคล้องกับจำนวนหมู่ที่ธาตุนั้นอยู่ในตารางธาตุ D.I. เมนเดเลเยฟ.

สถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบในสารประกอบจะถูกเขียนไว้เหนือสัญลักษณ์ขององค์ประกอบที่กำหนด โดยระบุสัญญาณของสถานะออกซิเดชันก่อน จากนั้นตามด้วยค่าตัวเลข เป็นต้น

องค์ประกอบจำนวนหนึ่งในสารประกอบแสดงสถานะออกซิเดชันคงที่ ซึ่งใช้ในการกำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบอื่นๆ:

คุณสมบัติรีดอกซ์ของอะตอมขององค์ประกอบต่าง ๆ ปรากฏขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ที่สำคัญที่สุดคือโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบ สถานะออกซิเดชันในสาร และลักษณะของคุณสมบัติของผู้เข้าร่วมคนอื่น ๆ ในปฏิกิริยา สารประกอบที่มีอะตอมของธาตุที่มีสถานะออกซิเดชันสูงสุด (บวก) สามารถลดลงได้เท่านั้น โดยทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ สารประกอบที่มีธาตุที่มีสถานะออกซิเดชันน้อยที่สุด เช่น สามารถออกซิไดซ์และทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์เท่านั้น

สารที่มีองค์ประกอบซึ่งมีสถานะออกซิเดชันระดับกลาง เช่น มี ความเป็นคู่รีดอกซ์. สารดังกล่าวสามารถรับอิเล็กตรอน (เมื่อทำปฏิกิริยากับสารรีดิวซ์ที่แรงกว่า) และการบริจาค (เมื่อทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์ที่แรงกว่า) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับคู่ปฏิกิริยา

องค์ประกอบของผลิตภัณฑ์รีดักชั่นและออกซิเดชันยังขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงสภาพแวดล้อมที่เกิดปฏิกิริยาทางเคมี ความเข้มข้นของรีเอเจนต์ และกิจกรรมของคู่ในกระบวนการรีดอกซ์

ในการเขียนสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ คุณจำเป็นต้องรู้ว่าสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร และสถานะอื่นๆ ของตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์เป็นอย่างไร มาดูลักษณะโดยย่อของตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ที่ใช้กันมากที่สุด

สารออกซิไดซ์ที่สำคัญที่สุดในบรรดาสารอย่างง่าย คุณสมบัติการออกซิไดซ์เป็นเรื่องปกติสำหรับอโลหะทั่วไป: ฟลูออรีน F 2, คลอรีน Cl 2, โบรมีน Br 2, ไอโอดีน I 2, ออกซิเจน O 2

ฮาโลเจนเมื่อลดลงพวกมันจะได้รับสถานะออกซิเดชันที่ -1 และจากฟลูออรีนไปจนถึงไอโอดีนคุณสมบัติการออกซิไดซ์ของพวกมันจะลดลง (F 2 มีการใช้งานที่ จำกัด เนื่องจากมีความก้าวร้าวสูง):

ออกซิเจนเมื่อถูกรีดิวซ์จะได้สถานะออกซิเดชันที่ -2:

สารออกซิไดซ์ที่สำคัญที่สุดในหมู่กรดที่ประกอบด้วยออกซิเจนและเกลือของพวกมัน ได้แก่ กรดไนตริก HNO 3 และเกลือของมัน, กรดซัลฟิวริกเข้มข้น H 2 SO 4, กรดฮาโลเจนที่ประกอบด้วยออกซิเจน HHalO x และเกลือของพวกมัน, โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO 4 และโพแทสเซียมไดโครเมต K 2 Cr 2 O 7

กรดไนตริกแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เนื่องจากไนโตรเจนในสถานะออกซิเดชัน +5 ในกรณีนี้การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ลดต่างๆเป็นไปได้:

ความลึกของการลดไนโตรเจนขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรด เช่นเดียวกับกิจกรรมของตัวรีดิวซ์ ซึ่งกำหนดโดยศักยภาพรีดอกซ์:

รูปที่ 1. ความลึกของการลดไนโตรเจนขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรด

ตัวอย่างเช่นการออกซิเดชันของสังกะสี (โลหะแอคทีฟ) กับกรดไนตริกจะมาพร้อมกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์รีดิวซ์ต่างๆ ที่ความเข้มข้นของ HNO 3 ประมาณ 2% (น้ำหนัก) NH 4 NO 3 จะเกิดขึ้นอย่างเด่นชัด:

ที่ความเข้มข้นของ HNO 3 ประมาณ 5% (น้ำหนัก) – N 2 O:

ที่ความเข้มข้นของ HNO 3 ประมาณ 30% (น้ำหนัก) – NO:

และที่ความเข้มข้นของ HNO 3 ประมาณ 60% (น้ำหนัก) NO 2 จะเกิดขึ้นเป็นส่วนใหญ่:

กิจกรรมออกซิเดชันของกรดไนตริกจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น HNO 3 ที่เข้มข้นจึงไม่เพียงออกซิไดซ์ที่ออกฤทธิ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโลหะที่มีฤทธิ์เล็กน้อยด้วย เช่น ทองแดงและเงิน ซึ่งก่อให้เกิดไนตริกออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ (IV):

เช่นเดียวกับอโลหะ เช่น ซัลเฟอร์และฟอสฟอรัส ที่ออกซิไดซ์ให้เป็นกรดที่สอดคล้องกับสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่า:

เกลือของกรดไนตริก ( ไนเตรต) สามารถลดลงได้ในรูปแบบที่เป็นกรด และเมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะที่ออกฤทธิ์และในตัวกลางที่เป็นด่าง รวมถึงในตัวละลาย:

อควากัดทอง– ส่วนผสมของกรดเข้มข้นและกรดไนตริกผสมในอัตราส่วน 1:3 โดยปริมาตร ชื่อของส่วนผสมนี้เกิดจากการละลายแม้แต่โลหะมีตระกูลเช่นทองคำและแพลตตินัม:

การเกิดปฏิกิริยานี้เกิดจากการที่ Aqua Regia ปล่อยไนโตรซิลคลอไรด์ NOCl และคลอรีนอิสระ Cl2:

ภายใต้อิทธิพลของโลหะที่กลายเป็นคลอไรด์

กรดซัลฟูริกแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ในสารละลายเข้มข้นเนื่องจากซัลเฟอร์ในสถานะออกซิเดชัน +6:

องค์ประกอบของผลิตภัณฑ์รีดิวซ์ถูกกำหนดโดยกิจกรรมของตัวรีดิวซ์และความเข้มข้นของกรดเป็นหลัก:

รูปที่ 2. ลดกิจกรรมของกำมะถันขึ้นอยู่กับ

ความเข้มข้นของกรด

ดังนั้นการทำงานร่วมกันของ H 2 SO 4 ที่เข้มข้นกับโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำ, อโลหะบางชนิดและสารประกอบของพวกมันทำให้เกิดการก่อตัวของซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV):

โลหะที่ออกฤทธิ์จะลดกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นซัลเฟอร์หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์:

ในกรณีนี้ H 2 S, S และ SO 2 เกิดขึ้นพร้อมกันในอัตราส่วนที่ต่างกัน อย่างไรก็ตามในกรณีนี้ผลิตภัณฑ์หลักของการลดลงของ H 2 SO 4 คือ SO 2 เนื่องจาก S และ H 2 S ที่ปล่อยออกมาสามารถออกซิไดซ์ได้โดยกรดซัลฟิวริกเข้มข้น:

และเกลือของพวกมัน (ดูตารางที่ ก.1.1) มักจะถูกใช้เป็นสารออกซิไดซ์ แม้ว่าหลายตัวจะมีลักษณะเป็นคู่ก็ตาม ตามกฎแล้วผลิตภัณฑ์รีดิวซ์ของสารประกอบเหล่านี้คือคลอไรด์และโบรไมด์ (สถานะออกซิเดชัน -1) เช่นเดียวกับไอโอดีน (สถานะออกซิเดชัน 0)

อย่างไรก็ตาม แม้ในกรณีนี้ องค์ประกอบของผลิตภัณฑ์รีดิวซ์จะขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยา ความเข้มข้นของตัวออกซิไดซ์ และกิจกรรมของตัวรีดิวซ์:

ด่างทับทิมแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เนื่องจากแมงกานีสในสถานะออกซิเดชัน +7 ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่เกิดปฏิกิริยา จะลดลงเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ: ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด - เป็นเกลือแมงกานีส (II) ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง - เป็นแมงกานีส (IV) ออกไซด์ในรูปแบบไฮเดรต MnO(O) 2 ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง - เพื่อแมงกานีส -และเธอ

สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

สภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง

สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง

โพแทสเซียมไดโครเมตโมเลกุลซึ่งรวมถึงโครเมียมในสถานะออกซิเดชัน +6 เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงในระหว่างการเผาผนึกและในสารละลายกรด

แสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ความสมดุลระหว่างโครเมตและไดโครเมตไอออน

จะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัว ดังนั้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างจึงมีสารออกซิไดซ์ โพแทสเซียมโครเมตเค 2 โคร 4:

อย่างไรก็ตาม K 2 CrO 4 เป็นตัวออกซิไดซ์ที่อ่อนกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ K 2 Cr 2 O 7 .

ในบรรดาไอออนต่างๆ ไฮโดรเจนไอออน H + และไอออนของโลหะที่มีสถานะออกซิเดชันสูงสุดจะมีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ ไฮโดรเจนไอออน H + ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์เมื่อโลหะแอคทีฟทำปฏิกิริยากับสารละลายกรดเจือจาง (ยกเว้น HNO 3)

ไอออนของโลหะในสถานะออกซิเดชันที่ค่อนข้างสูง เช่น Fe 3+, Cu 2+, Hg 2+ จะถูกรีดิวซ์กลายเป็นไอออนที่มีสถานะออกซิเดชันที่ต่ำกว่า

หรือแยกได้จากสารละลายเกลือในรูปของโลหะ

สารรีดิวซ์ที่สำคัญที่สุด. สารรีดิวซ์ทั่วไปในหมู่สารธรรมดาได้แก่โลหะที่ออกฤทธิ์ เช่น โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท สังกะสี อลูมิเนียม เหล็กและอื่นๆ รวมถึงอโลหะบางชนิด (ไฮโดรเจน คาร์บอน ฟอสฟอรัส ซิลิคอน)

โลหะในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดพวกมันจะถูกออกซิไดซ์เป็นไอออนที่มีประจุบวก:

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง โลหะที่มีคุณสมบัติเป็นแอมโฟเทอริกจะถูกออกซิไดซ์ ในกรณีนี้จะเกิดแอนไอออนหรือไฮดรอกโซส่วนประกอบที่มีประจุลบ:

อโลหะ, ออกซิไดซ์, ก่อรูปออกไซด์หรือกรดที่เกี่ยวข้อง:

ฟังก์ชั่นการลดจะถูกครอบครองโดยแอนไอออนที่ปราศจากออกซิเจนเช่น Cl -, Br -, I -, S 2-, H - และไอออนบวกของโลหะในสถานะออกซิเดชันสูงสุด

เป็นแถวเป็นแนว เฮไลด์ไอออนซึ่งเมื่อออกซิไดซ์มักจะก่อตัวเป็นฮาโลเจน:

ลดคุณสมบัติเพิ่มขึ้นจาก Cl - เป็น I -

ไฮไดรด์โลหะแสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์เนื่องจากการออกซิเดชันของไฮโดรเจนที่จับกัน (สถานะออกซิเดชัน -1) สู่ไฮโดรเจนอิสระ:

ไอออนบวกของโลหะในสถานะออกซิเดชันต่ำสุด เช่น Sn 2+, Fe 2+, Cu +, Hg 2 2+ และอื่นๆ เมื่อทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์ ระดับออกซิเดชันจะเพิ่มขึ้น:

ความเป็นคู่รีดอกซ์ในบรรดาสารอย่างง่าย ความเป็นคู่รีดอกซ์เป็นคุณลักษณะของกลุ่มย่อยของธาตุ VIIA, VIA และ VA ซึ่งสามารถเพิ่มหรือลดสถานะออกซิเดชันของพวกมันได้

มักใช้เป็นตัวออกซิไดซ์ ฮาโลเจนภายใต้อิทธิพลของสารออกซิไดซ์ที่แรงกว่า พวกมันแสดงคุณสมบัติรีดิวซ์ (ยกเว้นฟลูออรีน) ความสามารถในการออกซิไดซ์ลดลงและคุณสมบัติรีดิวซ์เพิ่มขึ้นจาก Cl 2 เป็น I 2:

รูปที่ 3 ความสามารถในการรีดอกซ์ของฮาโลเจน

คุณลักษณะนี้แสดงให้เห็นได้จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของไอโอดีนกับคลอรีนในสารละลายที่เป็นน้ำ:

องค์ประกอบของสารประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจนซึ่งแสดงพฤติกรรมแบบคู่ในปฏิกิริยารีดอกซ์ยังรวมถึงองค์ประกอบในสถานะออกซิเดชันระดับกลางด้วย กรดที่ประกอบด้วยออกซิเจนของฮาโลเจนและเกลือของพวกมันซึ่งมีโมเลกุลรวมถึงฮาโลเจนในสถานะออกซิเดชั่นระดับกลางสามารถทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ได้

และตัวรีดิวซ์

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่มีออกซิเจนในสถานะออกซิเดชัน -1 ต่อหน้าสารรีดิวซ์ทั่วไปแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เนื่องจากสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนสามารถลดลงเป็น -2:

ปฏิกิริยาหลังใช้ในการฟื้นฟูภาพวาดโดยปรมาจารย์เก่าซึ่งสีที่มีตะกั่วสีขาวเปลี่ยนเป็นสีดำเนื่องจากมีปฏิกิริยากับไฮโดรเจนซัลไฟด์ในอากาศ

เมื่อทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์ที่แรง สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนที่รวมอยู่ในไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะเพิ่มขึ้นเป็น 0, H 2 O 2 จะแสดงคุณสมบัติของตัวรีดิวซ์:

กรดไนตรัสและ ไนไตรต์ซึ่งมีไนโตรเจนอยู่ในสถานะออกซิเดชัน +3 และยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ได้อีกด้วย

ตลอดจนบทบาทของผู้ฟื้นฟูด้วย

การจัดหมวดหมู่.ปฏิกิริยารีดอกซ์มีสี่ประเภท

1. หากตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์เป็นสารต่างกันแสดงว่าปฏิกิริยาดังกล่าวเป็นของ ระหว่างโมเลกุล. ปฏิกิริยาทั้งหมดที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้เป็นเพียงตัวอย่างเท่านั้น

2. ในระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อนของสารประกอบเชิงซ้อนซึ่งรวมถึงตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ในรูปอะตอมขององค์ประกอบต่าง ๆ ปฏิกิริยารีดอกซ์เกิดขึ้นเรียกว่า ภายในโมเลกุล:

3. ปฏิกิริยา ความไม่สมส่วน (การแยกทางหรือตามคำศัพท์ที่ล้าสมัย การเกิดออกซิเดชันในตัวเอง - การซ่อมแซมตัวเอง) สามารถเกิดขึ้นได้หากสารประกอบที่มีองค์ประกอบในสถานะออกซิเดชันระดับกลางสัมผัสกับสภาวะที่ไม่เสถียร (เช่น ที่อุณหภูมิสูง) สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบนี้ทั้งเพิ่มขึ้นและลดลง:

4. ปฏิกิริยา การต่อต้านสัดส่วน (การสลับ) เป็นกระบวนการอันตรกิริยาระหว่างตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบเดียวกันที่มีสถานะออกซิเดชันต่างกัน เป็นผลให้ผลคูณของการเกิดออกซิเดชันและการรีดักชันเป็นสารที่มีสถานะออกซิเดชันระดับกลางของอะตอมขององค์ประกอบที่กำหนด:

นอกจากนี้ยังมีปฏิกิริยาผสมกัน ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาตอบโต้สัดส่วนภายในโมเลกุล รวมถึงปฏิกิริยาการสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรต

การวาดสมการ

สมการของปฏิกิริยารีดอกซ์จะถูกรวบรวมตามหลักการของความเท่าเทียมกันของจำนวนอะตอมเดียวกันก่อนและหลังปฏิกิริยารวมทั้งคำนึงถึงความเท่าเทียมกันของจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้โดยตัวรีดิวซ์และจำนวนอิเล็กตรอนที่ยอมรับ โดยตัวออกซิไดซ์เช่น ความเป็นกลางทางไฟฟ้าของโมเลกุล ปฏิกิริยาจะแสดงเป็นระบบของสองปฏิกิริยาครึ่ง - ออกซิเดชันและการลดลงซึ่งผลรวมซึ่งคำนึงถึงหลักการที่ระบุจะนำไปสู่การรวบรวมสมการทั่วไปสำหรับกระบวนการ

ในการรวบรวมสมการสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ มักใช้วิธีครึ่งปฏิกิริยาของอิเล็กตรอน-ไอออน และวิธีการสมดุลของอิเล็กตรอน

วิธีครึ่งปฏิกิริยาของอิเล็กตรอน-ไอออนใช้ในการสร้างสมการสำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในสารละลายในน้ำรวมถึงปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารซึ่งมีสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่ยากต่อการระบุ (เช่น KNCS, CH 3 CH 2 OH)

ตามวิธีนี้ ขั้นตอนหลักต่อไปนี้มีความโดดเด่นในการเขียนสมการปฏิกิริยา

ก) เขียนแผนภาพโมเลกุลทั่วไปของกระบวนการ โดยระบุสารรีดิวซ์ สารออกซิไดซ์ และตัวกลางที่เกิดปฏิกิริยา (กรด เป็นกลาง หรือเป็นด่าง) ตัวอย่างเช่น

b) โดยคำนึงถึงการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ในสารละลายที่เป็นน้ำ โครงร่างนี้นำเสนอในรูปแบบของปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุล-ไอออน ไอออนที่สถานะออกซิเดชันของอะตอมไม่เปลี่ยนแปลงไม่ได้ระบุไว้ในแผนภาพ ยกเว้นไอออนของสิ่งแวดล้อม (H +, OH -):

c) กำหนดระดับการเกิดออกซิเดชันของตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยา:

f) เพิ่มไอออนที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในกระบวนการรีดิวซ์ออกซิเดชัน ปรับปริมาณของพวกมันทางซ้ายและขวาให้เท่ากัน และเขียนสมการโมเลกุลของปฏิกิริยา

ปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกิดขึ้นเมื่อรวบรวมสมดุลของวัสดุสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันครึ่งหนึ่ง เมื่อจำนวนอะตอมออกซิเจนที่ประกอบเป็นอนุภาคของตัวออกซิไดเซอร์และรีดิวเซอร์เปลี่ยนไป ควรคำนึงว่าในสารละลายที่เป็นน้ำการจับหรือการเติมออกซิเจนเกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของโมเลกุลของน้ำและไอออนของตัวกลาง

ในระหว่างกระบวนการออกซิเดชัน สำหรับอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอมที่เกาะติดกับอนุภาคของตัวรีดิวซ์ ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและเป็นกลาง น้ำหนึ่งโมเลกุลจะถูกใช้ไป และไอออน H + สองไอออนจะเกิดขึ้น ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างจะมีการใช้ไฮดรอกไซด์ไอออน OH สองอันและเกิดน้ำหนึ่งโมเลกุล (ตารางที่ 1.1)

ในการผูกอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอมของตัวออกซิไดซ์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด จะใช้ไอออน H + สองไอออนในระหว่างกระบวนการรีดักชันและเกิดโมเลกุลของน้ำหนึ่งโมเลกุล ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางและเป็นด่างจะใช้โมเลกุล H 2 O หนึ่งโมเลกุลและเกิดไอออน OH สองตัว (ตารางที่ 1, 2)

ตารางที่ 1

การเติมอะตอมออกซิเจนลงในตัวรีดิวซ์ระหว่างการเกิดออกซิเดชัน

ตารางที่ 2

พันธะของอะตอมออกซิเจนของตัวออกซิไดซ์ระหว่างกระบวนการรีดิวซ์

ข้อดีของวิธีการครึ่งปฏิกิริยาอิเล็กตรอน - ไอออนิกคือเมื่อรวบรวมสมการสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์จะคำนึงถึงสถานะที่แท้จริงของอนุภาคในสารละลายและบทบาทของสภาพแวดล้อมในระหว่างกระบวนการ ไม่จำเป็นต้องใช้ แนวคิดอย่างเป็นทางการของสถานะออกซิเดชัน

วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของสถานะออกซิเดชันและหลักการของความเป็นกลางทางไฟฟ้าของโมเลกุลนั้นเป็นสากล โดยปกติจะใช้เพื่อสร้างสมการสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นระหว่างก๊าซ ของแข็ง และของเหลวที่ละลาย

ลำดับการดำเนินการตามวิธีการมีดังนี้:

1) เขียนสูตรของรีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาในรูปแบบโมเลกุล:

2) กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่เปลี่ยนแปลงระหว่างปฏิกิริยา:

3) ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของสถานะออกซิเดชันจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้โดยตัวรีดิวซ์และจำนวนอิเล็กตรอนที่ตัวออกซิไดซ์ยอมรับจะถูกกำหนดและสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์จะถูกวาดขึ้นโดยคำนึงถึงหลักการของความเท่าเทียมกันของ จำนวนอิเล็กตรอนที่จ่ายและรับ:

4) ปัจจัยสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ถูกเขียนลงในสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์หลัก:

5) เลือกสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ของผู้เข้าร่วมที่เหลือในปฏิกิริยา:

เมื่อวาดสมการควรคำนึงถึงว่าสารออกซิไดซ์ (หรือตัวรีดิวซ์) สามารถนำมาใช้ได้ไม่เพียง แต่ในปฏิกิริยารีดอกซ์หลักเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเมื่อจับกับผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนั่นคือมันสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกลางและ อดีตเกลือ

ตัวอย่างเมื่อบทบาทของตัวกลางเล่นโดยตัวออกซิไดซ์คือปฏิกิริยาออกซิเดชันของโลหะในกรดไนตริกซึ่งประกอบขึ้นโดยวิธีครึ่งปฏิกิริยาของอิเล็กตรอน - ไอออนิก:

ตัวอย่างเมื่อตัวรีดิวซ์เป็นตัวกลางที่เกิดปฏิกิริยาคือการเกิดออกซิเดชันของกรดไฮโดรคลอริกกับโพแทสเซียมไดโครเมต ซึ่งรวบรวมโดยวิธีสมดุลอิเล็กทรอนิกส์:

เมื่อคำนวณอัตราส่วนเชิงปริมาณ มวล และปริมาตรของผู้เข้าร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์ จะใช้กฎปริมาณสัมพันธ์พื้นฐานของเคมี และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง กฎการเทียบเท่าจะถูกนำมาใช้ ในการกำหนดทิศทางและความสมบูรณ์ของกระบวนการรีดอกซ์จะใช้ค่าของพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ของระบบเหล่านี้และเมื่อเกิดปฏิกิริยาในสารละลายในน้ำจะใช้ค่าของศักย์ไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน

ตามหน้าที่ของพวกเขาในกระบวนการรีดอกซ์ ผู้เข้าร่วมจะถูกแบ่งออกเป็นตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์

สารออกซิไดซ์คืออะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่รับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น สถานะออกซิเดชันของตัวออกซิไดซ์จะลดลง

ผู้ฟื้นฟู– อะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่บริจาคอิเล็กตรอนให้กับอะตอมอื่น สถานะออกซิเดชันของตัวรีดิวซ์จะเพิ่มขึ้น ในระหว่างปฏิกิริยารีดอกซ์ สารออกซิไดซ์จะลดลง สารรีดิวซ์จะถูกออกซิไดซ์ และกระบวนการทั้งสองเกิดขึ้นพร้อมกัน

ดังนั้นสารออกซิไดซ์และสารรีดิวซ์จะมีปฏิกิริยาโต้ตอบในสัดส่วนที่จำนวนอิเล็กตรอนที่รับและปล่อยเท่ากัน

การแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์หรือรีดิวซ์โดยอะตอมของธาตุต่างๆ โดยเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย สิ่งสำคัญที่สุด ได้แก่ ตำแหน่งขององค์ประกอบในตารางธาตุ, สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในสารที่กำหนด, คุณสมบัติพิเศษของผู้เข้าร่วมคนอื่น ๆ ในปฏิกิริยา (ลักษณะของตัวกลางสำหรับการแก้ปัญหา, ความเข้มข้นของรีเอเจนต์, อุณหภูมิ คุณสมบัติสเตอริโอเคมีของอนุภาคเชิงซ้อน ฯลฯ)

สารออกซิไดซ์

สารออกซิไดซ์สามารถเป็นได้ทั้งสารธรรมดาและสารเชิงซ้อน ลองพิจารณาว่าปัจจัยใดเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติออกซิเดชั่น (และลด) ของสาร

ความสามารถในการออกซิไดซ์ของสารอย่างง่ายสามารถตัดสินได้จากค่าของอิเลคโตรเนกาติวีตี้สัมพัทธ์ ( χ ). แนวคิดนี้สะท้อนถึงความสามารถของอะตอมในการเปลี่ยนความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเข้าหาตัวมันเองจากอะตอมอื่น เช่น จริงๆ แล้วเป็นหน่วยวัดกำลังออกซิไดซ์ของสารอย่างง่าย แท้จริงแล้ว คุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่แรงที่สุดจะแสดงโดยอโลหะที่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้สูงสุด ดังนั้น, ฟลูออรีนเอฟ 2 แสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เท่านั้นเพราะมันสำคัญที่สุด χ เท่ากับ 4.1 (ในระดับ Allred-Rochow) สถานที่ที่สองถูกครอบครองโดยออกซิเจน O 2 สำหรับมัน χ = 3.5, โอโซน O 3 แสดงคุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่แรงยิ่งขึ้น อันดับที่สามถูกยึดครองโดยไนโตรเจน ( χ =3.07) แต่คุณสมบัติการออกซิไดซ์จะปรากฏที่อุณหภูมิสูงเท่านั้นเนื่องจากโมเลกุลไนโตรเจน N 2 มีความแข็งแรงสูงมากเพราะ อะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะสาม คลอรีนและโบรมีนมีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ที่แรงพอสมควร

ในทางกลับกันค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ขั้นต่ำนั้นมีอยู่ในโลหะ ( χ = 0.8-1.6) ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนภายในของอะตอมโลหะจะถูกยึดไว้อย่างหลวมๆ และสามารถเคลื่อนที่ไปยังอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงกว่าได้อย่างง่ายดาย อะตอมของโลหะถึงระดับศูนย์สามารถแสดงได้ บูรณะเท่านั้นคุณสมบัติและไม่สามารถรับอิเล็กตรอนได้ คุณสมบัติการรีดิวซ์ที่เด่นชัดที่สุดจะแสดงโดยโลหะของกลุ่ม IA และ IIA

คุณสมบัติรีดอกซ์ของสารเชิงซ้อน

เกณฑ์สำหรับความสามารถในการออกซิไดซ์ของอะตอมอาจเป็นระดับของการเกิดออกซิเดชัน สถานะออกซิเดชันสูงสุดสอดคล้องกับการถ่ายโอนเวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมดไปยังอะตอมอื่น อะตอมดังกล่าวไม่สามารถให้อิเล็กตรอนออกไปได้อีกต่อไป แต่สามารถยอมรับได้เท่านั้น ดังนั้นใน สถานะออกซิเดชันสูงสุด องค์ประกอบสามารถแสดงเฉพาะคุณสมบัติออกซิไดซ์เท่านั้นก. อย่างไรก็ตามควรสังเกตว่าระดับสูงสุดของการเกิดออกซิเดชันไม่ได้หมายถึงการแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ที่เด่นชัดโดยอัตโนมัติ เพื่อให้ทราบถึงคุณสมบัติของตัวออกซิไดซ์ที่แรง อนุภาคจะต้องไม่เสถียร ไม่สมมาตรสูงสุด โดยมีการกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นในสารละลายเจือจาง ซัลเฟตไอออน SO 4 2- ที่มีอะตอมของกำมะถันอยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด +6 , ไม่แสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เลย เนื่องจากมีโครงสร้างจัตุรมุขที่มีความสมมาตรสูง ในขณะที่สารละลายเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกสัดส่วนที่สำคัญของอนุภาคจะอยู่ในรูปของโมเลกุลที่ไม่แยกตัวและ HSO 4 - ไอออนซึ่งมีโครงสร้างไม่สมมาตรโดยมีการกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนไม่สม่ำเสมอ ด้วยเหตุนี้กรดซัลฟิวริกเข้มข้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อถูกความร้อนจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงมาก

ในทางกลับกัน สถานะออกซิเดชันขั้นต่ำขององค์ประกอบหมายความว่าอะตอมที่ไม่ใช่โลหะยอมรับจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดที่เป็นไปได้ในระดับย่อยของเวเลนซ์ และไม่สามารถรับอิเล็กตรอนได้อีกต่อไป เพราะฉะนั้น,

อะตอมที่ไม่ใช่โลหะในสถานะออกซิเดชันขั้นต่ำสามารถแสดงได้เพียงคุณสมบัติรีดิวซ์เท่านั้น.

ก็อาจจะจำได้ว่า สถานะออกซิเดชันขั้นต่ำของอโลหะจะเท่ากับหมายเลขกลุ่ม –8. เช่นเดียวกับในกรณีของกรดซัลฟิวริก เพื่อให้ทราบถึงคุณสมบัติรีดิวซ์ การมีสถานะออกซิเดชันเพียงเล็กน้อยนั้นไม่เพียงพอ ตัวอย่างคือไนโตรเจนในสถานะออกซิเดชัน –3 แอมโมเนียมไอออนที่มีความสมมาตรสูง NH 4 + เป็นตัวรีดิวซ์ในสารละลายที่อ่อนแอมาก โมเลกุลแอมโมเนียซึ่งมีสมมาตรน้อยกว่า มีคุณสมบัติรีดิวซ์ได้ค่อนข้างแรงเมื่อถูกความร้อน สามารถให้ปฏิกิริยารีดักชันจากออกไซด์ได้:

3FeO+ 2NH 3 = 3Fe+3H 2 O+N 2

สำหรับสารธรรมดาที่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ปานกลาง ( χ = 1.9 – 2.6) ดังนั้น สำหรับอโลหะ จึงสามารถคาดหวังได้ว่าจะมีการนำคุณสมบัติทั้งออกซิไดซ์และรีดิวซ์ไปใช้ สารดังกล่าว ได้แก่ ไฮโดรเจนH2, คาร์บอนซี, ฟอสฟอรัสพี, ซัลเฟอร์เอส, ไอโอดีนI2 และกิจกรรมที่ไม่ใช่โลหะอื่น ๆ โดยธรรมชาติแล้ว โลหะสารธรรมดาไม่รวมอยู่ในหมวดนี้เพราะว่า ไม่สามารถรับอิเล็กตรอนได้.

สารเหล่านี้เมื่อทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์ที่ออกฤทธิ์จะแสดงคุณสมบัติของสารรีดิวซ์ และเมื่อทำปฏิกิริยากับสารรีดิวซ์ สารเหล่านี้จะแสดงคุณสมบัติของสารออกซิไดซ์ ตัวอย่างเช่น เราให้ปฏิกิริยาของกำมะถัน:

0 0 +4 -2 0 0 +2 -2

S+O 2 =ดังนั้น 2 เฟ+S=เฟซ

อย่างที่คุณเห็นในปฏิกิริยาแรกซัลเฟอร์คือตัวรีดิวซ์และตัวที่สองคือตัวออกซิไดซ์

สารเชิงซ้อนที่มีอะตอมอยู่ในสถานะออกซิเดชันขั้นกลางจะแสดงคุณสมบัติของทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ด้วย มีสารดังกล่าวมากมายดังนั้นเราจะตั้งชื่อเฉพาะสารที่พบมากที่สุดเท่านั้น เหล่านี้คือสารประกอบกำมะถัน (+4): ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด SO 2 และในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างและเป็นกลาง SO 3 2- และ HSO 3 - หากสารประกอบเหล่านี้มีส่วนร่วมในการทำปฏิกิริยาในฐานะตัวรีดิวซ์ พวกมันจะถูกออกซิไดซ์เป็นซัลเฟอร์ +6 (ในเฟสก๊าซถึง SO 3 และในสารละลายของ SO 4 2- หากสารประกอบกำมะถัน (+4) ทำปฏิกิริยากับสารรีดิวซ์ที่แอคทีฟ จากนั้นการรีดักชันจะเกิดขึ้นกับธาตุซัลเฟอร์ หรือแม้แต่ไฮโดรเจนซัลไฟด์

ดังนั้น 2 + 4HI=S+ 2I 2 +2H 2 O

สารประกอบไนโตรเจนหลายชนิดยังแสดงความเป็นคู่ของรีดอกซ์ด้วย พฤติกรรมของไอออนไนไตรต์ NO 2 นั้นเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ - . เมื่อพวกมันถูกออกซิไดซ์ จะเกิดไนเตรตไอออน NO 3 ขึ้นมา - และเมื่อรีดิวซ์ก๊าซไนโตรเจนมอนนอกไซด์ NO ตัวอย่าง: 2NaNO 2 + 2NaI+2H 2 SO 4 =I 2 +NO+ 2Na 2 SO 4 +2H 2 O

ลองดูอีกตัวอย่างหนึ่ง คราวนี้ใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนอยู่ที่ (-1) หากเกิดออกซิเดชันของสารนี้ ระดับของออกซิเจนจะเพิ่มขึ้นเป็น 0 และจะสังเกตการปล่อยก๊าซไฮโดรเจน:

เอช 2 โอ 2 +Cl 2 = 2HCl+O 2

ในปฏิกิริยาออกซิเดชัน สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนในเปอร์ออกไซด์จะลดลงเหลือ (-2) ซึ่งสอดคล้องกับน้ำ H 2 O หรือไฮดรอกไซด์ไอออน OH - . ตัวอย่างเช่น เราให้ปฏิกิริยาที่มักใช้ในงานบูรณะซึ่งตะกั่วซัลไฟด์สีดำภายใต้การกระทำของสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เจือจางจะถูกเปลี่ยนเป็นซัลเฟตสีขาว: PbS (สีดำ) + 4H 2 O 2 = PbSO 4 ( ขาว) + 4H 2 O.

ดังนั้นเพื่อให้ส่วนเบื้องต้นสมบูรณ์ เราขอนำเสนอตัวออกซิไดซ์หลัก ตัวรีดิวซ์ และสารที่สามารถแสดงคุณสมบัติทั้งออกซิไดซ์และรีดิวซ์

สารออกซิไดซ์:F 2 , O 2 , O 3 , Cl 2 , Br 2 , HNO 3 , H 2 SO 4 (เข้มข้น), KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , PbO 2 , NaBiO 3 , Fe 3+ ไอออนในน้ำ สารละลาย ,Cu 2+ ,Ag +

ผู้ฟื้นฟู:H 2 S, (S 2-), HI (I -), HBr (Br -), HCl (อ่อน), NH 3 (ที่อุณหภูมิสูง), ไอออนในสารละลายที่เป็นน้ำ Fe 2+, Cr 2+, Sn 2 + และอื่นๆ

สารที่มีคุณสมบัติสองประการ:H 2 ,C,P,As,S,I 2 ,CO,H 2 O 2 ,Na 2 O 2 ,NaNO 2 ,SO 2 (SO 3 2-) และอย่างเป็นทางการคือสารเกือบทั้งหมดที่มีอะตอมที่มีระดับกลาง ของการเกิดออกซิเดชัน

การเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์.

การสร้างสมการ OVR มีหลายวิธี โดยทั่วไปจะใช้

ก) วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์

b) วิธีสมดุลอิเล็กตรอน-ไอออน

ทั้งสองวิธีขึ้นอยู่กับการค้นหาความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ โดยสังเกตความเท่าเทียมกันของอิเล็กตรอนที่ได้รับและที่ให้มา

วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์มีความเป็นสากลมากกว่า แม้ว่าจะมองเห็นได้น้อยกว่าก็ตาม ขึ้นอยู่กับการคำนวณการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันของอะตอมออกซิไดซ์และรีดิวซ์ในสารตั้งต้นและสารสุดท้าย เมื่อทำงานกับวิธีนี้ จะสะดวกในการปฏิบัติตามอัลกอริธึมนี้

แผนภาพโมเลกุลของปฏิกิริยารีดอกซ์ถูกเขียนลงไป

คำนวณสถานะออกซิเดชันของอะตอม (โดยปกติจะเป็นสถานะที่เปลี่ยนแปลง)

สารออกซิไดซ์และสารรีดิวซ์ถูกกำหนด

จำนวนอิเล็กตรอนที่สารออกซิไดซ์ยอมรับและจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้โดยตัวรีดิวซ์ถูกสร้างขึ้น

พบค่าสัมประสิทธิ์เมื่อคูณด้วยจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับเท่ากัน

ค่าสัมประสิทธิ์จะถูกเลือกสำหรับผู้เข้าร่วมคนอื่นๆ ในปฏิกิริยา

ลองพิจารณาปฏิกิริยาออกซิเดชันของไฮโดรเจนซัลไฟด์

H 2 S + O 2 = SO 2 + H 2 O

ในปฏิกิริยานี้ ซัลเฟอร์ (-2) เป็นตัวรีดิวซ์ และออกซิเจนโมเลกุลเป็นตัวออกซิไดซ์ จากนั้นเราจะสร้างเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์

S -2 -6e - →S +4 2 - ตัวคูณการคูณสำหรับตัวรีดิวซ์

O 2 +4e - →2O -2 3 - ปัจจัยการคูณสำหรับตัวออกซิไดซ์

เราเขียนสูตรของสารโดยคำนึงถึงสัมประสิทธิ์การคูณ

2H 2 S+ 3O 2 = 2SO 2 +2H 2 O

ลองพิจารณาอีกกรณีหนึ่ง - การสลายตัวของอะลูมิเนียมไนเตรตอัล(NO 3) 3 ในสารนี้ อะตอมของไนโตรเจนมีสถานะออกซิเดชันสูงสุด (+5) และอะตอมของออกซิเจนมีต่ำสุด (-2) เป็นไปตามนั้นไนโตรเจนจะเป็นตัวออกซิไดซ์และออกซิเจนจะเป็นตัวรีดิวซ์ เราสร้างสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นมา โดยรู้ว่าไนโตรเจนทั้งหมดถูกรีดิวซ์เป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ และออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็นออกซิเจนโมเลกุล เราเขียนโดยคำนึงถึงจำนวนอะตอม:

3N +5 +3e - → 3N +4 4

2O -2 -4e - →โอ 2 หรือ 3

จากนั้นสมการการสลายตัวจะถูกเขียนดังนี้: 4Al(NO 3) 3 = Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2

วิธี ความสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์มักใช้เพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ ORR ที่เกิดขึ้นในระบบที่ต่างกันซึ่งมีของแข็งหรือก๊าซ

สำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในสารละลาย มักใช้ วิธีสมดุลอิเล็กตรอน-ไอออนซึ่งคำนึงถึงอิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีต่อองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

วิธีการนี้คำนึงถึง: a) ความเป็นกรดของตัวกลาง b) ความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยา c) สถานะที่แท้จริงของอนุภาคที่ทำปฏิกิริยาในสารละลาย d) อิทธิพลของอุณหภูมิ ฯลฯ นอกจากนี้สำหรับวิธีนี้ยังมี ไม่จำเป็นต้องใช้สถานะออกซิเดชัน

ซึ่งรวมถึงปฏิกิริยาที่สารทำปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน ดังนั้นจึงเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบที่ประกอบเป็นสารที่ทำปฏิกิริยา

ตัวอย่างเช่น:

สังกะสี + 2H + → สังกะสี 2+ + H 2 ,

เฟS 2 + 8HNO 3 (conc) = เฟ(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,

ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ซึ่งมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง

ออกซิเดชันเป็นกระบวนการสูญเสียอิเล็กตรอนโดยอะตอม โมเลกุล หรือไอออน

ถ้าอะตอมยอมให้อิเล็กตรอนไป ก็จะได้ประจุบวก:

ตัวอย่างเช่น:

อัล - 3e - = อัล 3+

ชม 2 - 2e - = 2H +

ในระหว่างการออกซิเดชัน สถานะออกซิเดชันจะเพิ่มขึ้น

หากไอออนที่มีประจุลบ (ประจุ -1) เช่น Cl - ให้อิเล็กตรอน 1 ตัว มันก็จะกลายเป็นอะตอมที่เป็นกลาง:

2Cl - - 2e - = Cl 2

หากไอออนหรืออะตอมที่มีประจุบวกปล่อยอิเล็กตรอนออกไป ขนาดของประจุบวกจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมา:

เฟ 2+ - อี - = เฟ 3+

การรีดิวซ์เป็นกระบวนการรับอิเล็กตรอนจากอะตอม โมเลกุล หรือไอออน

หากอะตอมได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น มันจะกลายเป็นไอออนที่มีประจุลบ:

ตัวอย่างเช่น:

ซ 2 + 2е- = 2 ซล -

ส + 2е - = ส 2-

หากไอออนที่มีประจุบวกรับอิเล็กตรอน ประจุจะลดลง:

เฟ 3+ + อี- = เฟ 2+

หรืออาจเข้าไปในอะตอมที่เป็นกลางก็ได้:

เฟ 2+ + 2e- = เฟ 0

ตัวออกซิไดซ์คืออะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่รับอิเล็กตรอน สารรีดิวซ์คืออะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่ให้อิเล็กตรอน

ตัวออกซิไดซ์จะลดลงในระหว่างการทำปฏิกิริยา ตัวรีดิวซ์จะถูกออกซิไดซ์

ออกซิเดชันจะมาพร้อมกับการรีดักชันเสมอ และในทางกลับกัน การรีดักชันจะสัมพันธ์กับออกซิเดชันเสมอ ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยสมการ:

ตัวรีดิวซ์ - e - ↔ ตัวออกซิไดซ์

ตัวออกซิไดซ์ + e - ↔ ตัวรีดิวซ์

ดังนั้นปฏิกิริยารีดอกซ์จึงแสดงถึงความสามัคคีของกระบวนการที่ตรงกันข้ามสองกระบวนการ - ออกซิเดชันและการรีดักชัน

สารรีดิวซ์และออกซิไดซ์ที่สำคัญที่สุด

ผู้ฟื้นฟู

สารออกซิไดซ์

โลหะ ไฮโดรเจน ถ่านหิน คาร์บอน(II) มอนอกไซด์ CO ไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S, ซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) SO 2, กรดซัลฟูรัส H 2 SO 3 และเกลือของมัน กรดไฮโดรไอโอดิก HI, กรดไฮโดรโบรมิก HBr, กรดไฮโดรคลอริก HCl ดีบุก(II) คลอไรด์ SnCl2, เหล็ก(II) ซัลเฟต FeSO4, แมงกานีส(II) ซัลเฟต MnSO4, โครเมียม(III) ซัลเฟต Cr2 (SO4) 3 กรดไนตรัส HNO 2, แอมโมเนีย NH 3, ไฮดราซีน N 2 H 4, ไนตริกออกไซด์ (II) NO กรดฟอสฟอรัส H 3 PO 3 อัลดีไฮด์ แอลกอฮอล์ กรดฟอร์มิกและออกซาลิก กลูโคส แคโทดระหว่างกระแสไฟฟ้า

ฮาโลเจน โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO 4, โพแทสเซียมแมงกาเนต K 2 MnO 4, แมงกานีส (IV) ออกไซด์ MnO 2 โพแทสเซียมไดโครเมต K 2 Cr 2 O 7 โพแทสเซียมโครเมต K 2 CrO 4 กรดไนตริก HNO 3 ออกซิเจน O 2, โอโซน O 3, ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 กรดซัลฟิวริก H 2 SO 4 (เข้มข้น), กรดเซลินิก H 2 SeO 4 คอปเปอร์ (II) ออกไซด์ CuO, เงิน (I) ออกไซด์ Ag 2 O, ตะกั่ว (IV) ออกไซด์ PbO 2 ไอออนโลหะมีตระกูล (Ag +, Au 3+ ฯลฯ) เหล็ก (III) คลอไรด์ FeCl 3 ไฮโปคลอไรต์ คลอเรต และเปอร์คลอเรต Aqua regia เป็นส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดไฮโดรฟลูออริกเข้มข้น แอโนดระหว่างกระแสไฟฟ้า

วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์

ในการทำให้ OVR เท่ากันนั้น มีการใช้วิธีการหลายวิธี ซึ่งตอนนี้เราจะพิจารณาวิธีหนึ่ง - วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์

ลองเขียนสมการปฏิกิริยาระหว่างอะลูมิเนียมกับออกซิเจน:

อัล + O 2 = อัล 2 O 3

อย่าหลงกลด้วยความเรียบง่ายของสมการนี้ หน้าที่ของเราคือการทำความเข้าใจวิธีการที่ในอนาคตจะช่วยให้คุณสามารถปรับปฏิกิริยาที่ซับซ้อนมากขึ้นให้เท่ากันได้

แล้ววิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์คืออะไร? ความสมดุลคือความเท่าเทียมกัน ดังนั้น จำนวนอิเล็กตรอนที่ธาตุหนึ่งจ่ายไปและอีกธาตุหนึ่งรับในปฏิกิริยาที่กำหนดควรจะทำให้เท่ากัน ในตอนแรก ปริมาณนี้จะดูแตกต่างออกไป ดังที่เห็นได้จากสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกันของอะลูมิเนียมและออกซิเจน:

อัล 0 + O 2 0 = อัล 2 +3 O 3 -2

อลูมิเนียมจะให้อิเล็กตรอน (ได้รับสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก) และออกซิเจนจะรับอิเล็กตรอน (ได้รับสถานะออกซิเดชันที่เป็นลบ) เพื่อให้ได้สถานะออกซิเดชัน +3 อะตอมของอลูมิเนียมจะต้องให้อิเล็กตรอน 3 ตัว โมเลกุลออกซิเจนเพื่อที่จะเปลี่ยนเป็นอะตอมออกซิเจนที่มีสถานะออกซิเดชันที่ -2 จะต้องรับอิเล็กตรอน 4 ตัว:

อัล 0 - 3e- = อัล +3

O 2 0 + 4e- = 2O -2

เพื่อให้จำนวนอิเล็กตรอนที่กำหนดและรับเท่ากัน สมการแรกจะต้องคูณด้วย 4 และสมการที่สองด้วย 3 เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ก็เพียงพอที่จะย้ายจำนวนอิเล็กตรอนที่กำหนดและรับไปทางด้านบนและด้านล่าง เส้นตามที่แสดงในแผนภาพด้านบน

ถ้าตอนนี้ในสมการเราใส่ค่าสัมประสิทธิ์ 4 ที่เราพบหน้าตัวรีดิวซ์ (Al) และค่าสัมประสิทธิ์ 3 ที่เราพบหน้าตัวออกซิไดซ์ (O 2) ดังนั้นจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับจะเท่ากันและ กลายเป็นเท่ากับ 12 ได้รับความสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์แล้ว จะเห็นได้ว่าต้องใช้สัมประสิทธิ์ 2 ก่อนผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา Al 2 O 3 ตอนนี้สมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ถูกทำให้เท่ากัน:

4อัล + 3O 2 = 2อัล 2 O 3

ข้อดีทั้งหมดของวิธีเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ปรากฏในกรณีที่ซับซ้อนมากกว่าการเกิดออกซิเดชันของอะลูมิเนียมกับออกซิเจน

ตัวอย่างเช่น "โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต" ที่รู้จักกันดี - โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO 4 - เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงเนื่องจากอะตอม Mn ในสถานะออกซิเดชัน +7 แม้แต่คลอรีนแอนไอออน Cl ก็ให้อิเล็กตรอนกลายเป็นอะตอมของคลอรีน บางครั้งใช้ในการผลิตก๊าซคลอรีนในห้องปฏิบัติการ:

K + Mn +7 O 4 -2 + K + Cl - + H 2 SO 4 = Cl 2 0 + Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

มาสร้างแผนภาพสมดุลอิเล็กทรอนิกส์กันดีกว่า:

Mn +7 + 5e- = Mn +2

2Cl - - 2e- = Cl 2 0

สองและห้าเป็นค่าสัมประสิทธิ์หลักของสมการ ซึ่งทำให้สามารถเลือกค่าสัมประสิทธิ์อื่นๆ ทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย ก่อน Cl 2 คุณควรใส่สัมประสิทธิ์ 5 (หรือ 2 × 5 = 10 ก่อน KСl) และก่อน KMnO 4 - สัมประสิทธิ์ 2 ค่าสัมประสิทธิ์อื่น ๆ ทั้งหมดจะเชื่อมโยงกับสัมประสิทธิ์ทั้งสองนี้ วิธีนี้ง่ายกว่าการกระทืบตัวเลขเพียงอย่างเดียว

2 KMnO 4 + 10KCl + 8H 2 SO 4 = 5 Cl 2 + 2MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O

ในการทำให้จำนวน K อะตอมเท่ากัน (12 อะตอมทางด้านซ้าย) จำเป็นต้องใส่สัมประสิทธิ์ 6 ไว้หน้า K 2 SO 4 ทางด้านขวาของสมการ สุดท้าย เพื่อให้ออกซิเจนและไฮโดรเจนเท่ากันก็เพียงพอแล้ว เพื่อใส่สัมประสิทธิ์ 8 หน้า H 2 SO 4 และ H 2 O เราได้สมการในรูปแบบสุดท้าย

ตามที่เราเห็น วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้ยกเว้นการเลือกค่าสัมประสิทธิ์ตามปกติในสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ แต่สามารถอำนวยความสะดวกในการเลือกดังกล่าวได้อย่างมาก

วาดสมการสำหรับปฏิกิริยาของทองแดงด้วยสารละลายแพลเลเดียม (II) ไนเตรต ให้เราเขียนสูตรของสารเริ่มต้นและสุดท้ายของปฏิกิริยาและแสดงการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชัน:

ซึ่งตามมาด้วยตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ค่าสัมประสิทธิ์จะเท่ากับ 1 สมการปฏิกิริยาสุดท้ายคือ:

Cu + Pd(NO 3) 2 = Cu (NO 3) 2 + Pd

อย่างที่คุณเห็น อิเล็กตรอนไม่ปรากฏในสมการปฏิกิริยาโดยรวม

ในการตรวจสอบความถูกต้องของสมการ เราจะนับจำนวนอะตอมของแต่ละองค์ประกอบทางด้านขวาและด้านซ้าย ตัวอย่างเช่น ทางด้านขวามีอะตอมออกซิเจน 6 อะตอม ทางด้านซ้ายก็มีอะตอมออกซิเจน 6 อะตอมเช่นกัน แพลเลเดียม 1 และ 1; ทองแดงก็คือ 1 และ 1 เช่นกัน ซึ่งหมายความว่าเขียนสมการได้ถูกต้อง

ลองเขียนสมการนี้ใหม่ในรูปแบบไอออนิก:

Cu + Pd 2+ + 2NO 3 - = Cu 2+ + 2NO 3 - + Pd

และหลังจากการรีดักชันของไอออนที่เหมือนกัน เราก็จะได้

Cu + Pd 2+ = Cu 2+ + Pd

วาดสมการปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาของแมงกานีส (IV) ออกไซด์กับกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น

(คลอรีนผลิตขึ้นโดยใช้ปฏิกิริยานี้ในห้องปฏิบัติการ)

มาเขียนสูตรของสารเริ่มต้นและสารสุดท้ายของปฏิกิริยา:

HCl + MnO 2 → Cl 2 + MnCl 2 + H 2 O

ให้เราแสดงการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันของอะตอมก่อนและหลังปฏิกิริยา:

ปฏิกิริยานี้คือรีดอกซ์เนื่องจากสถานะออกซิเดชันของอะตอมของคลอรีนและแมงกานีสเปลี่ยนไป HCl เป็นตัวรีดิวซ์ MnO 2 เป็นตัวออกซิไดซ์ เราเขียนสมการอิเล็กทรอนิกส์:

และหาค่าสัมประสิทธิ์ของตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ มีค่าเท่ากับ 2 และ 1 ตามลำดับ ค่าสัมประสิทธิ์ 2 (ไม่ใช่ 1) ถูกตั้งค่าเนื่องจากอะตอมของคลอรีน 2 อะตอมที่มีสถานะออกซิเดชันเป็น -1 ให้อิเล็กตรอน 2 ตัว สัมประสิทธิ์นี้มีอยู่แล้วในสมการทางอิเล็กทรอนิกส์:

2HCl + MnO 2 → Cl 2 + MnCl 2 + H 2 O

เราค้นหาค่าสัมประสิทธิ์ของสารที่ทำปฏิกิริยาอื่นๆ จากสมการทางอิเล็กทรอนิกส์ เห็นได้ชัดว่าสำหรับ HCl 2 โมลจะมี MnO 2 1 โมล อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาว่าจำเป็นต้องใช้กรดอีก 2 โมลในการจับแมงกานีสไอออนที่มีประจุสองเท่าที่ได้จึงควรวางสัมประสิทธิ์ 4 ไว้ที่หน้าตัวรีดิวซ์ จากนั้นจะได้น้ำ 2 โมล สมการสุดท้ายก็คือ

4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O

การตรวจสอบความถูกต้องของการเขียนสมการสามารถจำกัดได้เพียงการนับจำนวนอะตอมของธาตุหนึ่ง เช่น คลอรีน ทางด้านซ้ายมี 4 และทางด้านขวา 2 + 2 = 4

เนื่องจากวิธีสมดุลอิเล็กตรอนแสดงสมการปฏิกิริยาในรูปแบบโมเลกุล หลังจากการรวบรวมและการตรวจสอบ จึงควรเขียนสมการในรูปแบบไอออนิก

ลองเขียนสมการที่คอมไพล์แล้วใหม่ในรูปแบบไอออนิก:

4Н + + 4Сl - + МnО 2 = Сl 2 + Мn 2 + + 2Сl - + 2Н 2 О

และหลังจากยกเลิกไอออนที่เหมือนกันทั้งสองข้างของสมการ เราก็จะได้

4H + + 2Cl - + MnO 2 = Cl 2 + Mn 2 + + 2H 2 O

วาดสมการปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาของไฮโดรเจนซัลไฟด์กับสารละลายที่เป็นกรดของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต

มาเขียนโครงร่างปฏิกิริยา - สูตรของสารเริ่มต้นและผลลัพธ์:

H 2 S + KMnO 4 + H 2 SO 4 → S + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

จากนั้นเราจะแสดงการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันของอะตอมก่อนและหลังปฏิกิริยา:

สถานะออกซิเดชันของอะตอมซัลเฟอร์และแมงกานีสเปลี่ยนไป (H 2 S เป็นตัวรีดิวซ์ KMnO 4 เป็นตัวออกซิไดซ์) เราเขียนสมการอิเล็กทรอนิกส์เช่น เราพรรณนาถึงกระบวนการสูญเสียและรับอิเล็กตรอน:

และสุดท้าย เราก็หาค่าสัมประสิทธิ์ของตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ แล้วหาค่าสัมประสิทธิ์ของสารตั้งต้นอื่นๆ จากสมการทางอิเล็กทรอนิกส์เห็นได้ชัดว่าเราต้องใช้ 5 โมล H 2 S และ 2 โมล KMnO 4 จากนั้นเราจะได้อะตอม 5 โมล S และ 2 โมล MnSO 4 นอกจากนี้ จากการเปรียบเทียบอะตอมทางด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ เราพบว่ามีน้ำ 1 โมล K 2 SO 4 และ 8 โมลเกิดขึ้นด้วย จะได้สมการปฏิกิริยาสุดท้าย

5Н 2 S + 2КМnО 4 + ЗН 2 SO 4 = 5S + 2МnSO 4 + К 2 SO 4 + 8Н 2 О

ความถูกต้องของการเขียนสมการได้รับการยืนยันโดยการนับอะตอมของธาตุหนึ่ง เช่น ออกซิเจน ทางด้านซ้ายมี 2 4 + 3 4 = 20 และทางด้านขวามี 2 4 + 4 + 8 = 20

เราเขียนสมการใหม่ในรูปแบบไอออนิก:

5H 2 ส + 2MnO 4 - + 6H + = 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O

เป็นที่ทราบกันดีว่าสมการปฏิกิริยาที่เขียนอย่างถูกต้องคือการแสดงออกของกฎการอนุรักษ์มวลของสาร ดังนั้นจำนวนอะตอมที่เท่ากันในวัสดุตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจึงต้องเท่ากัน ค่าใช้จ่ายจะต้องได้รับการอนุรักษ์ด้วย ผลรวมของประจุของสารตั้งต้นจะต้องเท่ากับผลรวมของประจุของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเสมอ

วิธีสมดุลอิเล็กตรอน-ไอออนมีความเป็นสากลมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ และมีข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้ในการเลือกสัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยารีดอกซ์หลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งแม้แต่ขั้นตอนในการกำหนดสถานะออกซิเดชันก็ยังซับซ้อนมาก

การจำแนกประเภท OVR

ปฏิกิริยารีดอกซ์มีสามประเภทหลัก:

1) ปฏิกิริยารีดิวซ์ออกซิเดชันระหว่างโมเลกุล
(เมื่อตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์เป็นสารต่างกัน)

2) ปฏิกิริยาที่ไม่สมส่วน
(เมื่อสารชนิดเดียวกันสามารถทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ได้)

3) ปฏิกิริยารีดิวซ์ออกซิเดชันภายในโมเลกุล
(เมื่อส่วนหนึ่งของโมเลกุลทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์และอีกส่วนหนึ่งทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์)>

ลองดูตัวอย่างปฏิกิริยาสามประเภท

1. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันระหว่างโมเลกุลเป็นปฏิกิริยาทั้งหมดที่เราได้กล่าวถึงไปแล้วในย่อหน้านี้
ลองพิจารณากรณีที่ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย เมื่อตัวออกซิไดซ์ไม่สามารถใช้ได้ในปฏิกิริยาทั้งหมด เนื่องจากส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนแบบปกติที่ไม่ใช่รีดอกซ์:

ลูกบาศ์ก 0 + H + N +5 O 3 -2 = Cu +2 (N +5 O 3 -2) 2 + N +2 O -2 + H 2 O

อนุภาค NO 3 บางตัวมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาในฐานะตัวออกซิไดซ์ โดยทำให้เกิดไนตริกออกไซด์ NO และ NO 3 บางตัวจะผ่านไอออนไม่เปลี่ยนแปลงเข้าไปในสารประกอบทองแดง Cu(NO 3) 2 มาสร้างเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์กันดีกว่า:

Cu 0 - 2e- = Cu +2

ยังไม่มีข้อความ +5 + 3e- = ยังไม่มีข้อความ +2

ให้เราใส่สัมประสิทธิ์ 3 ที่พบสำหรับทองแดงไว้หน้า Cu และ Cu(NO 3) 2 แต่ควรวางสัมประสิทธิ์ 2 ไว้หน้า NO เท่านั้น เนื่องจากไนโตรเจนทั้งหมดที่อยู่ในนั้นมีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์ อาจเป็นความผิดพลาดหากใส่ปัจจัย 2 ไว้หน้า HNO 3 เนื่องจากสารนี้ยังรวมถึงอะตอมไนโตรเจนที่ไม่มีส่วนร่วมในการลดการเกิดออกซิเดชันและเป็นส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ Cu(NO 3) 2 (อนุภาค NO 3 - ในที่นี้บางครั้งเรียกว่า "ion" -observer")

สามารถเลือกค่าสัมประสิทธิ์ที่เหลือได้อย่างง่ายดายโดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์ที่พบแล้ว:

3 ลูกบาศ์ก + 8HNO 3 = 3 ลูกบาศ์ก(NO 3) 2 + 2 NO + 4H 2 O

2. ปฏิกิริยาความไม่สมส่วนเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของสารชนิดเดียวกันสามารถออกซิไดซ์และลดซึ่งกันและกันได้ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้หากสารนั้นมีอะตอมขององค์ประกอบใด ๆ ในสถานะออกซิเดชันระดับกลาง

ดังนั้นสถานะออกซิเดชันจึงสามารถลดลงหรือเพิ่มขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น:

HN +3 O 2 = HN +5 O 3 + N +2 O + H 2 O

ปฏิกิริยานี้ถือได้ว่าเป็นปฏิกิริยาระหว่าง HNO 2 และ HNO 2 ในรูปของสารออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ และใช้วิธีการสมดุลของอิเล็กตรอน:

HN +3 O 2 + HN +3 O 2 = HN +5 O3 + N +2 O + H 2 O

ยังไม่มีข้อความ +3 - 2e- = ยังไม่มีข้อความ +5

ยังไม่มีข้อความ +3 + อี- = ยังไม่มีข้อความ +2

เราได้รับสมการ:

2HNO 2 + 1HNO 2 = 1 HNO 3 + 2 NO + H 2 O

หรือบวกโมลของ HNO 2 เข้าด้วยกัน:

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

ปฏิกิริยาการลดออกซิเดชันภายในโมเลกุลเกิดขึ้นเมื่ออะตอมออกซิไดซ์และอะตอมรีดิวซ์อยู่ติดกันในโมเลกุล พิจารณาการสลายตัวของเกลือ Berthollet KClO 3 เมื่อถูกความร้อน:

KCl +5 O 3 -2 = KCl - + O 2 0

สมการนี้ยังเป็นไปตามข้อกำหนดของเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์อีกด้วย:

Cl +5 + 6e- = Cl -

2O -2 - 2e- = O 2 0

เกิดปัญหาขึ้นที่นี่ - ค่าสัมประสิทธิ์ใดในทั้งสองที่พบควรวางไว้หน้า KClO 3 - ท้ายที่สุดแล้วโมเลกุลนี้มีทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์

ในกรณีเช่นนี้ ค่าสัมประสิทธิ์ที่พบจะถูกวางไว้ด้านหน้าผลิตภัณฑ์:

KClO 3 = 2KCl + 3O 2

ตอนนี้เห็นได้ชัดว่า KClO 3 ต้องมีตัวประกอบเป็น 2 นำหน้า

2KClO 3 = 2KCl + 3O 2

ปฏิกิริยาภายในโมเลกุลของการสลายตัวของเกลือเบิร์ตฮอลเล็ตเมื่อถูกความร้อนจะใช้ในการผลิตออกซิเจนในห้องปฏิบัติการ

วิธีครึ่งปฏิกิริยา

ตามชื่อ วิธีนี้มีพื้นฐานมาจากการสร้างสมการไอออนิกสำหรับกระบวนการออกซิเดชันและกระบวนการรีดักชัน จากนั้นจึงรวมเข้าด้วยกันเป็นสมการโดยรวม
ตามตัวอย่าง เราจะสร้างสมการสำหรับปฏิกิริยาเดียวกันกับที่ใช้อธิบายวิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์
เมื่อไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S ถูกส่งผ่านสารละลายที่เป็นกรดของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO 4 สีแดงเข้มจะหายไปและสารละลายจะมีเมฆมาก
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าความขุ่นของสารละลายเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการก่อตัวของธาตุกำมะถันเช่น การไหลของกระบวนการ:

ชม 2 ส → ส + 2H +

โครงการนี้เท่ากับจำนวนอะตอม หากต้องการทำให้เท่ากันตามจำนวนประจุ คุณต้องลบอิเล็กตรอนสองตัวออกจากด้านซ้ายของแผนภาพ หลังจากนั้นคุณสามารถแทนที่ลูกศรด้วยเครื่องหมายเท่ากับ:

H 2 S - 2е - = S + 2H +

นี่คือปฏิกิริยาครึ่งแรก - กระบวนการออกซิเดชันของตัวรีดิวซ์ H 2 S

การเปลี่ยนสีของสารละลายเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนของ MnO 4 - ไอออน (มีสีแดงเข้ม) ไปเป็นไอออน Mn 2+ (เกือบจะไม่มีสีและมีสีชมพูจาง ๆ ที่ความเข้มข้นสูงเท่านั้น) ซึ่งสามารถแสดงได้โดย แผนภาพ

MnO 4 - → Mn 2+

ในสารละลายที่เป็นกรด ออกซิเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไอออน MnO 4 เมื่อรวมกับไอออนไฮโดรเจนจะกลายเป็นน้ำในที่สุด ดังนั้นเราจึงเขียนกระบวนการเปลี่ยนแปลงดังนี้:

MnO 4 - + 8H + → Mn 2+ + 4H 2 O

หากต้องการแทนที่ลูกศรด้วยเครื่องหมายเท่ากับ ประจุจะต้องเท่ากันด้วย เนื่องจากสารตั้งต้นมีประจุบวก 7 ประจุ (7+) และสารสุดท้ายมีประจุบวก 2 ประจุ (2+) ดังนั้นเพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขการอนุรักษ์ประจุ จึงต้องเพิ่มอิเล็กตรอน 5 ตัวทางด้านซ้ายของแผนภาพ:

MnO 4 - + 8H + + 5e - = Mn 2+ + 4H 2 O

นี่คือปฏิกิริยาครึ่งหลัง - กระบวนการรีดิวซ์ของตัวออกซิไดซ์เช่น เปอร์แมงกาเนตไอออน

ในการรวบรวมสมการปฏิกิริยาทั่วไป จำเป็นต้องเพิ่มสมการครึ่งปฏิกิริยาทีละเทอม โดยก่อนหน้านี้จะเท่ากันกับจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับ ในกรณีนี้ ตามกฎในการค้นหาผลคูณที่เล็กที่สุด ปัจจัยที่เกี่ยวข้องจะถูกกำหนดโดยการคูณสมการครึ่งหนึ่งของปฏิกิริยา แบบฟอร์มย่อมีดังนี้:

และเมื่อลดลง 10H + ในที่สุดเราก็ได้

5H 2 ส + 2MnO 4 - + 6H + = 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O

เราตรวจสอบความถูกต้องของสมการที่รวบรวมในรูปแบบไอออนิก: จำนวนอะตอมออกซิเจนทางด้านซ้ายคือ 8 ทางด้านขวา 8; จำนวนการชาร์จ: ทางด้านซ้าย (2-)+(6+) = 4+, ทางด้านขวา 2(2+) = 4+ เขียนสมการได้ถูกต้อง เนื่องจากอะตอมและประจุเท่ากัน

เมื่อใช้วิธีการแบบครึ่งปฏิกิริยา สมการปฏิกิริยาจะถูกรวบรวมในรูปแบบไอออนิก ในการย้ายจากสมการไปสู่สมการในรูปแบบโมเลกุล เราทำสิ่งนี้: ทางด้านซ้ายของสมการไอออนิก เราเลือกไอออนบวกที่สอดคล้องกันสำหรับไอออนแต่ละตัว และไอออนบวกสำหรับแต่ละไอออน จากนั้นเราจะเขียนไอออนเดียวกันในจำนวนเดียวกันทางด้านขวาของสมการ หลังจากนั้นเราจะรวมไอออนให้เป็นโมเลกุล:

ดังนั้น การรวบรวมสมการสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์โดยใช้วิธีครึ่งปฏิกิริยาจึงได้ผลลัพธ์เช่นเดียวกับวิธีสมดุลอิเล็กตรอน

ลองเปรียบเทียบทั้งสองวิธี ข้อดีของวิธีแบบครึ่งปฏิกิริยาเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีเครื่องชั่งแบบอิเล็กทรอนิกส์ก็คือ ว่ามันไม่ได้ใช้ไอออนสมมุติ แต่มีอยู่จริง จริงๆ แล้วสารละลายไม่มีไอออน แต่มีไอออนอยู่

ด้วยวิธีฮาล์ฟปฏิกิริยา ไม่จำเป็นต้องทราบสถานะออกซิเดชันของอะตอม

การเขียนสมการครึ่งปฏิกิริยาไอออนิกแต่ละตัวเป็นสิ่งจำเป็นในการทำความเข้าใจกระบวนการทางเคมีในเซลล์กัลวานิกและในอิเล็กโทรลิซิส ด้วยวิธีนี้ บทบาทของสภาพแวดล้อมในฐานะผู้เข้าร่วมที่แข็งขันในกระบวนการทั้งหมดจะมองเห็นได้ สุดท้ายนี้ เมื่อใช้วิธีการแบบครึ่งปฏิกิริยา คุณไม่จำเป็นต้องทราบสารผลลัพธ์ทั้งหมด แต่จะปรากฏในสมการปฏิกิริยาเมื่อได้ค่ามา ดังนั้น ควรให้ความสำคัญกับวิธีครึ่งปฏิกิริยามากกว่าและใช้ในการร่างสมการสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำ

ก่อนที่จะยกตัวอย่างปฏิกิริยารีดอกซ์ด้วยสารละลาย เราจะเน้นย้ำคำจำกัดความหลักที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

อะตอมหรือไอออนเหล่านั้นที่ในระหว่างการโต้ตอบเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันด้วยการลดลง (รับอิเล็กตรอน) เรียกว่าสารออกซิไดซ์ ในบรรดาสารที่มีคุณสมบัติดังกล่าว ได้แก่ กรดอนินทรีย์ที่แข็งแกร่ง: ซัลฟิวริก, ไฮโดรคลอริก, ไนตริก

ออกซิไดเซอร์

เปอร์แมงกาเนตของโลหะอัลคาไลและโครเมตก็เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงเช่นกัน

ตัวออกซิไดเซอร์ยอมรับสิ่งที่ต้องการในระหว่างการทำปฏิกิริยาก่อนที่จะบรรลุระดับพลังงาน (สร้างโครงร่างที่สมบูรณ์)

สารรีดิวซ์

แผนปฏิกิริยารีดอกซ์ใดๆ เกี่ยวข้องกับการระบุตัวรีดิวซ์ ประกอบด้วยไอออนหรืออะตอมที่เป็นกลางที่สามารถเพิ่มสถานะออกซิเดชันระหว่างปฏิกิริยา (พวกมันบริจาคอิเล็กตรอนให้กับอะตอมอื่น)

สารรีดิวซ์ทั่วไปรวมถึงอะตอมของโลหะ

กระบวนการใน OVR

มีอะไรอีกบ้างที่มีการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันของสารตั้งต้น

ออกซิเดชันเกี่ยวข้องกับกระบวนการปล่อยอนุภาคลบ การลดลงเกี่ยวข้องกับการรับพวกมันจากอะตอม (ไอออน) อื่น

อัลกอริทึมการแยกวิเคราะห์

ตัวอย่างของปฏิกิริยารีดอกซ์กับสารละลายมีอยู่ในเอกสารอ้างอิงต่างๆ ที่ออกแบบมาเพื่อเตรียมนักเรียนมัธยมปลายให้พร้อมสำหรับการทดสอบเคมีขั้นสุดท้าย

เพื่อให้สามารถรับมือกับงานที่เสนอใน OGE และการสอบ Unified State ได้สำเร็จ สิ่งสำคัญคือต้องเชี่ยวชาญอัลกอริทึมในการรวบรวมและวิเคราะห์กระบวนการรีดอกซ์

1. ประการแรก ค่าประจุจะถูกกำหนดให้กับองค์ประกอบทั้งหมดในสารที่เสนอในแผนภาพ
2. อะตอม (ไอออน) จากด้านซ้ายของปฏิกิริยาจะถูกเขียนออกมา ซึ่งในระหว่างการโต้ตอบจะเปลี่ยนตัวบ่งชี้
3. เมื่อสถานะออกซิเดชันเพิ่มขึ้น จะใช้เครื่องหมาย "-" และเมื่อสถานะออกซิเดชันลดลง จะใช้เครื่องหมาย "+"
4. ตัวคูณร่วมน้อย (จำนวนที่ใช้หารโดยไม่มีเศษ) จะถูกกำหนดระหว่างอิเล็กตรอนที่กำหนดและที่ยอมรับ
5. เมื่อหาร NOC ด้วยอิเล็กตรอน เราจะได้ค่าสัมประสิทธิ์สเตอริโอเคมี
6. เราวางไว้หน้าสูตรในสมการ

ตัวอย่างแรกจาก OGE

ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 ไม่ใช่นักเรียนทุกคนที่รู้วิธีแก้ปฏิกิริยารีดอกซ์ นั่นคือเหตุผลที่พวกเขาทำผิดพลาดมากมายและไม่ได้รับคะแนนสูงสำหรับ OGE อัลกอริธึมของการกระทำได้รับไว้ข้างต้น ตอนนี้เรามาลองใช้งานโดยใช้ตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงกัน

ลักษณะเฉพาะของงานที่เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงสัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยาที่เสนอซึ่งมอบให้กับผู้สำเร็จการศึกษาระดับการศึกษาขั้นพื้นฐานคือให้ทั้งด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ

สิ่งนี้ทำให้งานง่ายขึ้นอย่างมาก เนื่องจากคุณไม่จำเป็นต้องคิดค้นผลิตภัณฑ์ที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างอิสระหรือเลือกสารตั้งต้นที่ขาดหายไป

ตัวอย่างเช่น ขอเสนอให้ใช้เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์เพื่อระบุค่าสัมประสิทธิ์ในปฏิกิริยา:

เมื่อมองแวบแรก ปฏิกิริยานี้ไม่ต้องการค่าสัมประสิทธิ์สเตอริโอเคมี แต่เพื่อยืนยันมุมมองของคุณ องค์ประกอบทั้งหมดจำเป็นต้องมีหมายเลขประจุ

ในสารประกอบไบนารีซึ่งรวมถึงคอปเปอร์ออกไซด์ (2) และเหล็กออกไซด์ (2) ผลรวมของสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์ โดยระบุว่าสำหรับออกซิเจนคือ -2 สำหรับทองแดงและเหล็กตัวบ่งชี้นี้คือ +2 สารเชิงเดี่ยวไม่ยอมแพ้ (ไม่ยอมรับ) อิเล็กตรอนดังนั้นจึงมีสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์

มาวาดสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์โดยแสดงด้วยเครื่องหมาย "+" และ "-" จำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับและให้ระหว่างการโต้ตอบ

เฟ 0 -2e=เฟ 2+

เนื่องจากจำนวนอิเล็กตรอนที่รับและบริจาคระหว่างปฏิกิริยาจะเท่ากัน จึงไม่มีประโยชน์ที่จะหาตัวคูณร่วมน้อย กำหนดค่าสัมประสิทธิ์สเตอริโอเคมี และวางไว้ในโครงการปฏิสัมพันธ์ที่เสนอ

เพื่อให้ได้คะแนนสูงสุดสำหรับงาน ไม่เพียงแต่จะต้องเขียนตัวอย่างปฏิกิริยารีดอกซ์กับสารละลายเท่านั้น แต่ยังต้องเขียนสูตรของตัวออกซิไดซ์ (CuO) และตัวรีดิวซ์ (Fe) แยกกันด้วย

ตัวอย่างที่สองกับ OGE

ให้เรายกตัวอย่างเพิ่มเติมของปฏิกิริยารีดอกซ์กับสารละลายที่อาจพบโดยนักเรียนเกรด 9 ที่เลือกเคมีเป็นการสอบปลายภาค

สมมติว่ามีการเสนอให้วางสัมประสิทธิ์ในสมการ:

Na+HCl=NaCl+H2

เพื่อรับมือกับงานนี้ การพิจารณาสถานะออกซิเดชันของสารเชิงเดี่ยวและเชิงซ้อนแต่ละชนิดเป็นสิ่งสำคัญเป็นอันดับแรก สำหรับโซเดียมและไฮโดรเจนจะเท่ากับศูนย์เนื่องจากเป็นสารธรรมดา

ในกรดไฮโดรคลอริก ไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชันเชิงบวก และคลอรีนมีสถานะออกซิเดชันเชิงลบ หลังจากจัดค่าสัมประสิทธิ์แล้ว เราจะได้ปฏิกิริยากับค่าสัมประสิทธิ์

ครั้งแรกจากการสอบ Unified State

จะเสริมปฏิกิริยารีดอกซ์ได้อย่างไร? ตัวอย่างวิธีแก้ปัญหาที่พบในการสอบ Unified State (เกรด 11) จำเป็นต้องมีช่องว่างให้สมบูรณ์ตลอดจนการวางค่าสัมประสิทธิ์

ตัวอย่างเช่น คุณต้องเสริมปฏิกิริยาด้วยเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์:

ชม 2 ส+ HMnO 4 = ส+ MnO 2 +...

ระบุตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ในโครงการที่เสนอ

วิธีการเรียนรู้การเขียนปฏิกิริยารีดอกซ์? ตัวอย่างถือว่าใช้อัลกอริทึมเฉพาะ

ประการแรก ในสารทั้งหมดที่ให้ตามเงื่อนไขของปัญหา จำเป็นต้องตั้งค่าสถานะออกซิเดชัน

ต่อไปคุณต้องวิเคราะห์ว่าสารใดที่อาจกลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่รู้จักในกระบวนการนี้ เนื่องจากมีสารออกซิไดซ์ (แมงกานีสมีบทบาท) และสารรีดิวซ์ (กำมะถันมีบทบาท) สถานะออกซิเดชันในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการจึงไม่เปลี่ยนแปลงดังนั้นจึงเป็นน้ำ

เมื่อพูดถึงวิธีแก้ปัญหาปฏิกิริยารีดอกซ์อย่างถูกต้อง เราสังเกตว่าขั้นตอนต่อไปคือการรวบรวมความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์:

Mn +7 ใช้เวลา 3 e= Mn +4 ;

S -2 ให้ 2e= S 0 .

แคตไอออนของแมงกานีสเป็นตัวรีดิวซ์ และไอออนของซัลเฟอร์เป็นสารออกซิไดซ์ทั่วไป เนื่องจากตัวคูณที่เล็กที่สุดระหว่างอิเล็กตรอนที่ได้รับและบริจาคจะเป็น 6 เราจึงได้ค่าสัมประสิทธิ์: 2, 3

ขั้นตอนสุดท้ายคือการแทรกสัมประสิทธิ์ลงในสมการดั้งเดิม

3H 2 S+ 2HMnO 4 = 3S+ 2MnO 2 + 4H 2 O

ตัวอย่าง OVR ที่สองในการสอบ Unified State

จะกำหนดปฏิกิริยารีดอกซ์ได้อย่างถูกต้องได้อย่างไร? ตัวอย่างพร้อมวิธีแก้ปัญหาจะช่วยคุณหาอัลกอริทึมของการกระทำ

ขอเสนอให้ใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อเติมช่องว่างในปฏิกิริยา:

PH 3 + HMnO 4 = MnO 2 +…+…

เราจัดเรียงสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมด ในกระบวนการนี้แมงกานีสจะแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบและตัวรีดิวซ์จะต้องเป็นฟอสฟอรัสโดยเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันเป็นบวกในกรดฟอสฟอริก

ตามสมมติฐานที่ตั้งขึ้น เราได้โครงร่างปฏิกิริยา จากนั้นจึงเขียนสมการสมดุลของอิเล็กตรอน

P -3 ให้ 8 e และเปลี่ยนเป็น P +5;

Mn +7 ใช้เวลา 3e กลายเป็น Mn +4

LOC จะเป็น 24 ดังนั้นฟอสฟอรัสจึงต้องมีค่าสัมประสิทธิ์สเตอริโอเมตริกเป็น 3 และแมงกานีส -8

เราใส่สัมประสิทธิ์ในกระบวนการผลลัพธ์เราได้รับ:

3 PH 3 + 8 HMnO 4 = 8 MnO 2 + 4H 2 O+ 3 H 3 PO 4

ตัวอย่างที่สามจากการสอบ Unified State

เมื่อใช้ความสมดุลของอิเล็กตรอน - ไอออนคุณจะต้องสร้างปฏิกิริยาระบุตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์

KMnO 4 + MnSO 4 +…= MnO 2 +…+ H2SO 4

ตามอัลกอริทึม เราจะจัดเรียงสถานะออกซิเดชันของแต่ละองค์ประกอบ ต่อไป เราจะพิจารณาหาสารที่ขาดหายไปในส่วนด้านขวาและด้านซ้ายของกระบวนการ ในที่นี้จะมีการให้สารรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ ดังนั้นสถานะออกซิเดชันของสารประกอบที่หายไปจะไม่เปลี่ยนแปลง ผลิตภัณฑ์ที่สูญเสียไปจะเป็นน้ำ และสารประกอบตั้งต้นจะเป็นโพแทสเซียมซัลเฟต เราได้รับรูปแบบปฏิกิริยาซึ่งเราจะสร้างเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นมา

Mn +2 -2 e= Mn +4 3 ตัวรีดิวซ์;

Mn +7 +3e= Mn +4 2 ตัวออกซิไดซ์

เราเขียนค่าสัมประสิทธิ์ลงในสมการ โดยสรุปอะตอมแมงกานีสทางด้านขวาของกระบวนการ เนื่องจากเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่ไม่สมส่วน

2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O= 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4

บทสรุป

ปฏิกิริยารีดอกซ์มีความสำคัญเป็นพิเศษต่อการทำงานของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างของ OVR ได้แก่ กระบวนการเน่าเปื่อย การหมัก กิจกรรมทางประสาท การหายใจ และการเผาผลาญ

ออกซิเดชันและรีดักชั่นมีความเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมโลหะและเคมี ด้วยกระบวนการดังกล่าว ทำให้สามารถคืนโลหะจากสารประกอบ ปกป้องจากการกัดกร่อนของสารเคมี และแปรรูปโลหะเหล่านั้นได้

ในการรวบรวมกระบวนการรีดอกซ์ในอินทรียวัตถุจำเป็นต้องใช้อัลกอริธึมของการกระทำบางอย่าง ขั้นแรกในโครงการที่เสนอจะมีการตั้งค่าสถานะออกซิเดชันจากนั้นองค์ประกอบเหล่านั้นที่เพิ่ม (ลดลง) ตัวบ่งชี้จะถูกกำหนดและบันทึกความสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์

หากคุณทำตามลำดับการกระทำที่แนะนำข้างต้น คุณสามารถรับมือกับงานที่นำเสนอในการทดสอบได้อย่างง่ายดาย

นอกจากวิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์แล้ว การจัดเรียงสัมประสิทธิ์ยังสามารถทำได้โดยการสร้างปฏิกิริยาเพียงครึ่งเดียว

ในระหว่างปฏิกิริยารีดอกซ์สารรีดอกซ์จะให้อิเล็กตรอนซึ่งก็คือมันถูกออกซิไดซ์ สารออกซิไดซ์จะได้รับอิเล็กตรอนนั่นคือมันลดลง

ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน หรือเรียกสั้น ๆ ว่า ORR เป็นหนึ่งในพื้นฐานของวิชาเคมี เนื่องจากอธิบายปฏิกิริยาระหว่างองค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดซึ่งกันและกัน ตามชื่อของปฏิกิริยาเหล่านี้ พวกมันเกี่ยวข้องกับสารเคมีที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองตัว โดยตัวหนึ่งทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ และอีกตัวเป็นตัวรีดิวซ์

หากต้องการเรียนรู้วิธีกำหนดบทบาทขององค์ประกอบทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงในปฏิกิริยาอย่างถูกต้อง คุณต้องเข้าใจแนวคิดพื้นฐานต่อไปนี้อย่างชัดเจน ออกซิเดชันเป็นกระบวนการสูญเสียอิเล็กตรอนจากชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกขององค์ประกอบทางเคมี

สารรีดิวซ์ทั่วไปคือโลหะและไฮโดรเจน: Fe, K, Ca, Cu, Mg, Na, Zn, H) ยิ่งไอออนไนซ์น้อย คุณสมบัติรีดิวซ์ก็จะยิ่งมากขึ้น ตัวอย่างเช่น เหล็กที่ถูกออกซิไดซ์บางส่วนซึ่งให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวและมีประจุ +1 จะสามารถให้อิเล็กตรอนได้น้อยกว่าหนึ่งตัวเมื่อเทียบกับเหล็ก "บริสุทธิ์" เรามานิยามตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์โดยใช้ตัวอย่างปฏิกิริยาง่ายๆ ระหว่างโซเดียมกับออกซิเจน

ดังนั้นโซเดียมจึงเป็นตัวรีดิวซ์และออกซิเจนเป็นตัวออกซิไดซ์ ในการทำเช่นนี้ คุณจำเป็นต้องรู้ว่าเลขออกซิเดชันคืออะไร เรียนรู้วิธีกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมใดๆ ในสารประกอบเคมี

ตัวแรกคือตัวรีดิวซ์ ส่วนตัวที่สองคือตัวออกซิไดซ์ นอกจากนี้คุณสามารถดูได้ว่าองค์ประกอบออกซิเดชั่นอยู่ในระดับใด (ทันใดนั้นก็มีจุดใดจุดหนึ่งน้อยที่สุดหรือสูงสุดในทางตรงกันข้าม) ปฏิกิริยาเคมีแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ประเภทแรกประกอบด้วยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน ในนั้นสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่ประกอบเป็นสารที่มีปฏิกิริยายังคงไม่เปลี่ยนแปลง

ปฏิกิริยารีดอกซ์ข้อกำหนด คำจำกัดความ แนวคิด

ปฏิกิริยากลุ่มนี้เรียกว่ารีดอกซ์ ในกรณีที่สารออกซิไดซ์ทั่วไปและสารรีดอกซ์มีปฏิกิริยาโต้ตอบ คุณสามารถทราบได้ทันทีว่าเรากำลังพูดถึงปฏิกิริยารีดอกซ์ ตัวอย่างเช่น นี่คือปฏิกิริยาระหว่างโลหะอัลคาไลกับกรดหรือฮาโลเจน ซึ่งเป็นกระบวนการเผาไหม้ในออกซิเจน ในทำนองเดียวกัน คุณกำหนดได้ว่าสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์ในโพแทสเซียมซัลไฟด์คือ (+4) ออกซิเจน 3 อะตอมใช้ 6 อิเล็กตรอน และโพแทสเซียม 2 อะตอมให้อิเล็กตรอน 2 ตัว

ช่วยทำการบ้านฟรี

และสรุปได้ว่าปฏิกิริยานี้คือปฏิกิริยารีดอกซ์ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่ประกอบเป็นสารตั้งต้นเรียกว่ารีดอกซ์ การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันเกิดขึ้นเนื่องจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากตัวรีดิวซ์ไปยังตัวออกซิไดซ์ เลขออกซิเดชันคือประจุอย่างเป็นทางการของอะตอม โดยสมมติว่าพันธะทั้งหมดในสารประกอบนั้นเป็นไอออนิก

เมื่อเขียนสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ จำเป็นต้องหาตัวรีดิวซ์ ตัวออกซิไดซ์ และจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับ

หากองค์ประกอบเป็นตัวออกซิไดซ์ สถานะออกซิเดชันจะลดลง กระบวนการที่สารรับอิเล็กตรอนเรียกว่าการรีดิวซ์ สารออกซิไดซ์จะลดลงในระหว่างกระบวนการ สารรีดิวซ์จะเพิ่มสถานะออกซิเดชัน

ตัวรีดิวซ์จะถูกออกซิไดซ์ในระหว่างกระบวนการ ลองใช้ปฏิกิริยานี้เป็นตัวอย่าง มาดูวิธีสร้างเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์กัน อย่างไรก็ตาม ไม่มีค่าสัมประสิทธิ์อยู่หน้าสูตรกรดไฮโดรคลอริก เนื่องจากไอออนคลอไรด์ไม่ทั้งหมดมีส่วนร่วมในกระบวนการรีดอกซ์ วิธีสมดุลอิเล็กตรอนช่วยให้คุณปรับสมดุลเฉพาะไอออนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการรีดอกซ์เท่านั้น

ได้แก่ โพแทสเซียมไอออนบวก ไฮโดรเจน และคลอไรด์แอนไอออน วางเหรียญ "ทองแดง" ไว้ในแก้วที่มีกรด 10 มล. พื้นที่ทั้งหมดเหนือของเหลวกลายเป็นสีน้ำตาล และมีไอสีน้ำตาลไหลออกมาจากแก้ว วิธีแก้ปัญหากลายเป็นสีเขียว ปฏิกิริยาก็เร่งขึ้นอย่างต่อเนื่อง หลังจากผ่านไปประมาณครึ่งนาที สารละลายเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน และหลังจากนั้นสองนาที ปฏิกิริยาก็เริ่มช้าลง

สีเขียวของสารละลายในระยะเริ่มแรกของปฏิกิริยาเกิดจากการรีดิวซ์ของกรดไนตริก 4. ลองทำให้จำนวนอิเล็กตรอนที่กำหนดและรับเท่ากันกัน เมื่อเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ ผลลัพธ์สุดท้ายจะขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง MnO2 จะเกิดขึ้นและสีจะเปลี่ยนจากสีแดงม่วงเป็นสีน้ำตาล ซึ่งรวมถึงการผลิตโลหะ การเผาไหม้ การสังเคราะห์ซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์ในการผลิตกรด และการผลิตแอมโมเนีย สวัสดี! ฉันสงสัยว่าคุณมีปัญหาในการบ้านไหม เรามีคนมากมายที่จะช่วยคุณที่นี่ นอกจากนี้ คำถามสุดท้ายของฉันก็ได้รับการแก้ไขภายในเวลาไม่ถึง 10 นาที :D อย่างไรก็ตาม คุณสามารถเข้าสู่ระบบและลองเพิ่มคำถามของคุณ

ในทางกลับกัน สารออกซิไดซ์จะเป็นอะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่รับอิเล็กตรอน และทำให้สถานะออกซิเดชันของมันลดลง ซึ่งจะลดลง ในระหว่างบทเรียน ได้มีการศึกษาหัวข้อ “ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์”