Bufеr eritmаlаr - Kvant kimyosining asosiy

|
Kvant kimyosining asosiy
|
bet | 5/6 | Sana | 16.01.2024 | Hajmi | 141,5 Kb. | | #138702 |
Bog'liq 3-variant kerakkkkBufеr eritmаlаr dеyarli bаrchа fiziоlоgik jаrаyonlаr bu jаrаyon uchun vоdоrоd iоnlаrini dоimiy kоntsеntrаtsiyasigа egа bo`lgаn muxitdа bоrаdi. pH qiymаtini оshishi yoki kаmаyishi bu jаrаyonni buzilishigа yoki umumаn to`xtаb qоlishigа оlib kеlishi mumkin. Mаsаlаn, qоnni pHi оrgаnizmni nоrmаl hоlаtidа 7,3 gа tеng (kuchsiz ishqоriy rеаktsiya). Qоngа dоimiy rаvishdа mоddа аlmаshinishni kislоtаli mаxsulоtlаri, mаsаlаn, kаrbоnаt аngidrid, tushib turаdi, lеkin shungа qаrаmаsdаn uning pHi o`zgаrmаs bo`lаdi. Bu qоndа, оrgаnizmning bоshqа to`qimаlаridаgi kаbi, vоdоrоd iоnlаrini kоntsеntrаtsiyasini dоimiy sаqlаb turuvchi rоstlоvchilаr bоrligi bilаn tushuntirilаdi. Bundаy rоstlоvchilаrgа bufеr eritmаlаr kirib, ulаr kuchsiz kislоtа vа uning ishqоriy mеtаlli tuzi yoki kuchsiz аsоs vа uning kuchli kislоtаli tuzi аrаlаshmаsi shаklidа bo`lаdi. Mаsаlаn, sirkа kislоtа vа uning nаtriyli tuzi yoki аmmоniy gidrоksid vа аmmоniy xlоrid eritmаlаri аrаlаshmаlаri.
Bufеr eritmаlаr mа`lum chеgаrаdа ulаrgа оz miqdоrdа kislоtа yoki ishqоr eritmаsi sоlingаndа, yoki suyultirilgаndа vоdоrоd iоnlаri kоntsеntrаtsiyasini dоimiy sаqlаydilаr.
MAVZU:Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari.
Reja:
1.Oksidlanish-qaytqrilish reaksiyalarining turlari.
2.Asosiy oksidlovchi va qaytaruluvchilar.
3.Oksidlanish qaytarilish reaksiyalari tenglamalarini tuzish usullari.
Barcha kimyoviy reaktsiyalarni ikki turga bo’lish mumkin:
1.Reaktsiyaga kirishuvchi elementlarning oksidlanish darajasi o’zgarmay qoladigan reaktsiyalar .2. Oksidlanish darajasi o’zgarishi bilan boradigan reaktsiyalar.
1. Birinchi tur reaktsiyalarga almashinish, parchalanish va birikish reaktsiyalari misol bo’la oladi.
Masalan :
НСl+КОН=КСl+Н2О
t
СаСО3→СаО+СО2
Bu misollarda hech qaysi elementning oksidlanish darajasi o’zgarmaydi.
Ikkinchi tur reaktsiyalarga siqib chiqarish va boshqa reaktsiyalar misol bo’la oladi. Bunday reaktsiyalar oksidlanish – qaytarilish reaksiyalari deyiladi . Ularda elektronlar bir tom yoki ionlardan ikkin-chi atom yoki yoki ionlarga o’tadi. O’ziga electron biriktirib olgan otom,ion molekulalaroqsidlovchi deb, electron yo’qotadigan atom , ion,molekulalarqaytaruvchi deyiladi. Elektron biriktirib olish jarayoni– qaytarilish jarayoni deb, elektron berish jarayoni oksidlanish – jarayoni deyiladi. Demak oksidlovchi qaytariladi, va qaytaruvchi oksidlanadi. Oksidlanish-qaytarilish bir-biriga bog’liq jarayonlardir. Маsalan :
|-2е-↓ |-2 е-↓
1) Мg+Сl2=Мg2+Сl-2; 2) Н02+Сu2+О=Н+2О+Сu
Bu reaktsiyada magniy xlorga electron berib qaytaruvchi, xlor bu elektronlarni qabul qilib oksidlovchi ,ikkinchi reaktsiyada esa vodorod qaytaruvchi, mis ioni oksidlovchidir.
Element atomi oksidlanganda uning oksidlanish darajasi ortadi,qaytarilganda esa oksidlangan oksidlanish darajasi pasaydi. Маsalan:
Sn2+-2e= Sn4+ jarayonida qalayning oksidlanish darajasi +2 dan +4 gacha ortdi, Cr6++3е=Cr3+ jarayonida xromning oksidlanish darajasi +6 dan +3 gacha kamayadi.
Element atomi o’zining eng yuqori oksidlanish darajasi (маsalan : S6+, P5+, Cl7+, Cu2+, Mn7+ ионларда) boshqa electron yo’qota olmaydi va faqat oksidlovchi xossasini namoyon qiladi. Va aksincha, element atomi o’zining eng kichik oksidlanish darajasida o’ziga electron qabul qila olmaydi va faqat qaytaruvchi xossasini namoyon qila-di. Аgar element atomi o’zining o’rtacha oksidlanish darajasiga ega bo’lsa, u eritmaning muxitiga qarab yo oksidlovchi yoki qaytaruvchi xossasini namoyon qiladi.
Qaytaruvchidan oksidlivchiga elektronlar o’tganda odatda reaktsiyada ishtiroq etayotgan elementlarning valentligi o’zgaradi. Lekin oksidlanish– qaytarilish reaktsiyalarida element valentligi o’zgarmay qolishi mimkin. Маsalan :
1) Н02+Сl02=2НСl 2) СН4+2О2=СО2+Н2О
Birinchi reaktsiyada vodorod va xlorning valentligi reaksiyadan oldin xam keyin xam birga teng. Меtanning yonish reaktsiyasida uglerod, kislorod va vodorodning valentliklari o’zgarishsiz qolyapdi. Lekin bu reaksiyalarda atomlarning xolatlari o’zgaradi. Demak, malekulada atom holatini valentlik tusshinchasi to’liq tushintira olmaydi. Shuning uchun ham, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida oksidlanish darajasi tushunchasidan foydalanish maqsadga muvofiq bo’ladi. Valentlik kovalent bog’lanishda (musbat yoki manfiy) ishoraga ega emas. U faqat bosim sonini ko’rsatadi. Kimyoviy bog’lanishda esa elektronlar elektromanfiyroq element atomiga siljigan bo’ladi, natijada atomlar malum zaryadga ega bo’ladi.
Quydagi misollar valentlik bilan oksidlanish darajasini farqini yaqqol ko’rsatadi.
Аzot molekulasida ikkita azot (N) аtomi o’zaro uch juft elektron orqali birikkan. Uning oksidlanish darajasi ionga teng. Chunki kimyoviy bog’ xosil qilgan umumiy electron jufti xar ikki azot atomidan bir xil masofada joylashgan.
Gidrazin-2Н4 molekulasida, har bir azot atomining valentligi uchga teng, oksidlanish darajasi esa minus ikkiga teng chunki xar bir azot vodorod bog’da umumiy electron jufti azot atomi tomon siljiydi.
Oksidlanish darajasi musbat, manfiy, no’l va kasrli bo’lishi mumkin.
Umumiy electron juftini o’ziga tortgan elektr manfiyroq element manfiy (-) va ikkinchi element musbat (+) oksidlanishdarajasiga ega bo’ladi. Bu qiymatlar odatda elment simvolining tepasiga yoki yuqoriga(o’ng burchagiga) raqam oldidan plyus yoki minus ishorasi ko’rsatib yozib qo’yiladi. Маsalan, Cr6+О2-3,
Н02 bularda kislorodning oksidlanish darajasi –2, xromning oksidlanish darajasi +6 va vodorodniki 0 ga teng. Kimyoviy birikmada yoki eritmada xaqiqiy bo’lgan ionlarni ko’rsatish uchun plyus va minus ishorasi raqamdan keyin yoziladi. Маsalan :Fe3+, Mn 2+, SO2-4 , MnO-4, Cl-, Na+ va boshqalar.
Kimyoviy birikmalarda atomning oksidlanish darajasini aniqlashda quydagi qonundan foydalinadi.
1.Оddiy moddalarda atomning oksidlanish darajasi iolga teng(N2, O2, Fe, S).
2.Меtallar хаmma vaqt musbat oksidlanish darajasiga ega
3.Vodorod gidridlardan tashqari хаmma birikmalarda +1, gidridlarda esa – оksidlanish daraja namoyon etadi.
4.Kislorod birikmalarda (ОF2 dan tashqari )-2 oksidlanish daraja namoyon etadi. Peroqsid (-О-О-gruppali)larda esa kislorodning oksidlanish darajasi –1 ga teng.
5.Меtalmaslarning oksidlanish darajasi ham musbat, ham manfiy bo’lishi mumkin. Bu malumotlarga asoslanib murakkab birikmalardagi atomlarning oksidlanish darajasini xisoblab topish mumkin, bunda molekuladagi atomlar oksidlanish darajalarining algebraik yig’indisi doimo no’lga, murakkab ionda esa ionning zaryadiga teng bo’lishini etiborga olish kerak.
Аsosiy oksidlovchilar. O’ziga elektron qabul qilib, davriy sistema qatoridagi inert gazning electron strukturasiga ega bo’lgan yoki manfiy zaryadlangan ionlar xosil qiluvchi neytral atomlar oksid-lovchi bo’ladi. Маsalan, galagenlarning neytral atomlari F2, Cl2, Br2, I2 oksidlovchi funktsiyasini bajarib manfiy zaryadlangan F-, Cl-, Вr-, I- ionlarga aylanadi. Galagenlardan ftor va xlor kuchli oksidlovchi xisoblanadi.
Аsosiy oksidlovchilarga yana kislorod, oltingugurt va boshqalar misol bo’la oladi. Bazi metall ionlari o’zlarining eng yuqori valentliklarida oksidlovchi bo’lishi mumkin.
Аsosiy qaytaruvchilar. Erkin xolda barcha metallar, аsosan ishqoriy (Li, Na, K, Rb, Cs) va ishqoriy-yer (Ca, Sr,Ba) metallari, kislorodsiz kislota qoldiqlarining ionlari (Вr-, I¯, S2¯) xamda gidridlar (КН, Н+, СаН2) qaytaruvchi bo’ladi.
Shuni nazarda tutish kerakki, oksidlovchi bilan qaytaruvchi o’rtasida keskin chegara yo’q, bitta modda bir sharoitda oksidlovchi, ikkinchi sharoitda qaytaruvchi bo’lishi mumkin.
Оksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining tenglamalarini tuzish usillari. Оksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining tenglamalarini tuzishda elektron-balans va ion-elektron (yarim reaktsiyalar) metodlaridan foydalaniladi.
1. Elektron –balans metodi yordamida oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining tenglamalarini to’zrishda oksidlovchi va qaytaruvchilarni qabul qilgan va yo’qotgan elektronlar sonini aniqlash kerak. Qaytaruvchining umumiy yo’qotgan elektronlar soni, oksidlovchining umumiy qabul qilgan elektronlar soniga teng bo’lishi kerak. Маsalan, аlyuminiyning kislorod bilan oksidlanish reaksiyasi misol bo’ladi:
Аl+О2= Аl2О3 Reaktsiya to’zrilishidan ko’rinadiki reaktsiyadan oldin alyuminiyning oksidlanish darajasi no’lga, reaktsiyadan keyin esa +3 ga teng.Kislorodning oksidlanish darajasi esa noldan –2 gacha o’zgaradi. Оksidlanish darajasining bu o’zgarishini electron tenglamalar bilan ifodalaymiz; Аl- 3е= Аl3+ 4qaytaruvchi
О2+4е=2О2- 3 oksidlovchi Yo’qotilgan va qabul qilib olingan elektronlar soni teng bo’lishi uchun umumiy ko’payttruvchini aniqlaymiz va elektronlar sonini tenglab, tarkibida oksidlanish darajasini o’zgargan elementi bo’lgan molekulalarni oldiga qo’yamiz.
4Аl+3О2=2Аl2О3
Ikkinchi misol fosforning nitrat kislota bilan oksidlanishi:
Р+НNО3=Н3РО4+NО
Uchun electron tenglama yozsak:
Р0-5е=Р5+ │3│qaytaruvchi
N5++3е=N2+│5│oksidlovchi
Reaktsiyadagi oksidlovchi va qaytaruvchilar oldiga topilgan sonlarni yozamiz:
3Р+5НNО3=3Н3РО4+5NО
Reaktsiyaning o’ng va chap tomonidagi atomlar sonini xisoblash temglamaning chap tomonidan vodorod va kislorod atomlari o’zaro teng emasligini ko’rsatadi. Bu xolda tenglamaning chap tomoniga suv molekulalari yoziladi va reaktsiyaning tenglamasi quydagi ko’rinishga ega bo’ladi:
3Р+5НNО3+2Н2О=3Н3РО4+5NО
Bazi bir xollarda metal oksidlanganda to’zr xosil bo’ladi, bunday xolda reaktsiyaga kislota molekulasidan ortiqcha miqdorda olinadi. Маsalan :
Сu+НNО3→Сu(NО3)2+NО+Н2О
Elektron tenglamasi:
Сu0-2е =Сu2+│3│qaytaruvchi
N5++3е =N2+ │2│oksidlovchi Reaktsiya tenglamasiga topilgan sonlarni quyamiz:
3Сu+2НNО3→3Сu(NО3)2+2NО+Н2О
Tenglamaning ong qismida 8 ta, chap qismida 2 tа, yani uch molekula to’zr xosil suv molekulasi yozish kerakligini aniqlanadi va reaktsiya tenglamasi quydagi ko’rinishga ega bo’ladi:
3Сu+8НNО3=3Сu(NО3)2+2NО+4Н2О
Ion-elektron metodi. Eritmada boradigan oksidlanish–qaytarilish reaktsiyalarining to’liq malekulyar tenglamalarini to’zrish-da electron-balans metodidan foydalanib oksidlanish darajasi tushunchasini ishlatish o’zining fizik manosini yo’qotadi. Chunki electron-balans metodida ishlatiladigan Cr6+, Mn7+, N5+ va boshqa kationlar eritmada umuman bo’lmaydi. Ular suvli bo’lishida ishtiroq etayotgan 6 tа аzot atomi yetishmaydi, bundan yana nechta eritmada suvning kislorodi bilan birikib, CrO-4,MnO-4, NO-3 ionlar xolida mavjud bo’ladi.
Bundan tashqari, elektron–balans metodi oksidlanish-qaytarilish jarayonida gidroqsid va vadorod ionlari hamda suv molekulalarining ro’lini ko’rsatmaydi. Shuning uchun ham suvli eritmalarda boradigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining tenglamalarini to’zrishda ion-elektron mestodidan foydalanish maqsadga muvofiqdir.
Bu metodda koeffitsientlar ion-elektron tenglama yordamida topiladi.Ionelektron tenglamaning elektron –balans tenglamadan farqi shuki, unda elektrolitik dissotsiyalanish nazariyasiga binoan suvli eritmada xaqiqatdan mavjud bo’lgan ionlar yoziladi.
Ion-elektron metodi yordamida eritmalarda boradigan oksidlanish–
qaytarilish reaktsiyalarining to’liq tenglamalarini to’zrish uchun quydagi tartibga rioya qilish kerak.
1.Reaktsiya uchun olingan va reaktsiya natijasida xosil bo’ladigan maxsulotlarning tarkibini bilish, yani reaktsiyaning molekulyar tenglama yozish zarur.
2.Elektrolitik dissotsiyalanish nazariyasiga binoan reaktsiyaning ion sxemasini yozish kerak.
3.Аyrim xolda oksidlanish–qaytarilish jarayonlarini ion-elektron tenglamasini yozishda quydagilarga asoslanadi.
а) Аyni element atomlarining soni tenglamaning o’ng va chap tomonlarida teng bo’lish kerak.(«material balans»)
b) Reaktsiya uchun olingan modda tarkibida kislorod kam bo’lsa, kislotali muxitda (vodorod ioni bilan birikib) suv xosil qiladi. Neytral yoki ishqoriy muhitda esa ajralib chiqqan kislorod suv bilan birikib, gidroqsid gruppani xosil qiladi.
v) Reaktsiya uchun olingan modda tarkibida kislorod ko’p bo’lsa kislotali va
neytral muxitda suv, ishqoriy muhitda gidroqsid-ioni xosil bo’ladi.
g) Oksidlanish va qaytarilish jarayonlarining umumiy zaryadi tenglamaning chap va o’ng tomonlarida bir-biriga teng bo’lishlari kerak («elektrik balans»).
4.Оksidlanish va qaytarilish va jarayonlarini ion-elektron tenglamalari birgalikda yozilib, оksidlovchi va qaytaruvchi oldiga yoziladigan koeffitsientlar topiladi. Uni aniqlashda qaytaruvchi yo’qotgan elektronlar soni oksidlovchi qabul qilgan elektronlar soniga teng bo’lishi nazarda tutiladi.
5.Jarayonlarining o’ng va chap tomonlarini aniqlangan koeffitsientlarga ko’paytirib, ularni birgalikda yoziladi. Natijada qisqa ion tenglama xosil bo’ladi.
1. Reaktsiyaning to’liq ion va molekulyar tenglamalari yoziladi.
7. Моlekulyar tenglama to’g’ri yozilhanligini xar qaysi element atomlari soni orqali tekdshiriladi. Ko’pincha kislorod atomlari sonini xisoblash bilan chegaralanadi.
Маsalan : ion-elektron metod bo’yicha sulfide ionining kaliy permanganat tasirida sulfat ioniga o’tishini uch muhitida ko’rib chiqaylik.
1) Kislotali muhitda.а) Reaktsiyaning molekulyar tenglamasi:
KMnO4+Na2SO3+H2SO4→MnSO4+K2SO4+Na2SO4+H2O (1)
b) Reaktsiyaning ionli sxemasi:
K++MnO-4+2Na++SO2-3+2H++SO2-4→Mn2++SO2-4+2K++SO2-4+2Na++SO2-4+ H2O yoki qisqacha ionli sxemasi
MnO-4+ SO2-3+2H+→Mn2++SO2-4+ H2O (2)
Demak, kislotali muhitda permanganat ioni Mn2+ ionigacha (eritma rangsizlanadi) qaytariladi.
v) oksidlanish va qaytarilish jarayonini ion-elektron ko’rinishida yozish uchun tenglama (2) dan ko’rinib turibdiki, MnO-4 ionidagi to’rtta kislorod atomi Н+ bilan bog’lanib, to’rtta molekula suv xosil qiladi, natijada MnO-4 ioni bilan Mn2+ ionigacha qaytariladi, ya’ni
MnO-4+8Н+→ Mn2++4 H2O (3)
Sxemaning chap va o’ng tomonidagi umumiy zaryadni xisoblash shuni ko’rsatdiki, o’ng tomondagi zaryad +2 ga, chap tomonida umumiy zaryad esa +7 ga teng. Sxemaning chap va o’ng tomonidagi zaryadlar teng bo’lishi uchun tenglamaning chap tomoniga beshta electron kiritish kerak. U xolda qaytarilish jarayonining ionelektron tenglamasi quydagi ko’rinishda bo’ladi.
MnO-4+8Н++5е = Mn2++4 H2O
SO2-3 ning SO2-4 ioniga oksidlanish kislorod atomining soni ortishi bilan ko’zratiladi.
SO2-3+H2O→SO2-4 +2H+ (4) Sxema (4) ning o’ng tomonidagi umumiy zaryad nolga, chap tomondagisi esa –2 ga teng. Sxemaning o’ng va chap tomonida zaryadlar soni teng bo’lishi uchun sxemaning chap tomonidan ikkita elektronni olish kerak, u xolda oksidlanish jarayonining ion-elektronli tenglamasi quydagicha yoziladi:
SO2-3+H2O-2е→SO2-4 +2H+ (5)
g) Endi qaytarilish (3) va oksidlanish (5) jarayonlari bir-birini ostiga yozilib, oksidlovchi va qaytaruvchi uchun koeffitsentlar aniqlanadi:
│2│ MnO-4+8Н++5е= Mn2++4 H2O
│5│ SO2-3+H2O-2е→SO2-4 +2H+
Оksidlovchi qabul qilgan elektronlar soni qaytaruvchi yo’qotgan elektronlar soniga teng bo’lishi kerak. Buning uchun (3) tenglamani 2 ga va (5) tenglamani 5 ga ko’paytirib, reaktsiyaning qisqa ionli teng-lamasiga ega bo’lamiz.
2MnO-4+5SO2-3+16H++ 5H2O =2Mn2++5SO2-4+ 8H2O+ 10H+ (6)
To’liq ionli tenglama yozish uchun umumiy tenglikni saqlagan xolda xosil bo’lgan qisqa ionli tenglamaning chap va o’ng tomoniga bir xil miqdorda qaramaqarshi ionlar yozamiz:
2MnO-4+5SO2-3+16H++ 5H2O =2Mn2++5SO2-4+ 8H2O+ 10H+
2K+ 10Na+ 8SO2-4 8SO2-4+2K++5SO2-4+10Na++10H+
d) Endi to’liq ionli tenglamadan foydalanib, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarining to’liq molekulyar tenglamasini yozamiz.
2КMnO4+3Н2SO4+5Na2SO3=2MnSO4+K2SO4+3H2O+5Na2SO4
To’g’ri yozilgan tenglamaning o’ng va chap tomonida kislorod atomining soni bir xil bo’lishi kerak.
2)NEYTRAL MUHITDA. А) bunda permaganation MnO-4 marganets (1V)-
oksidigacha MnO2 qaytariladi, natijada eritmaning to’q qizil rangi yo’qolib, jigar
rang chokma xosil bo’ladi bu reaktsiyaning ionli sxemasi quydagicha
MnO-4+SO2-3+Н2O → MnO2+SO2-4+ОH- (9)
b) Оksidlanish va qaytarilish jarayonlarining ion-elektron tenglamalarini ayrimayrim yozamiz:
│3│ SO2-3+Н2O-2е=SO2-4+2H+ oksilanish jarayoni (10)
│2│ MnO-4+2Н2O+3е= MnO2+4 H+ qaytarilish jarayoni (11)
Demak, oksidlovchi oldiga koeffitsient ikkiga va qaytaruvchi oldidagi koeffitsient uchga teng.
v) Оksidlanish va qaytarilish jarayonlarining ion-elektron tenglamalarini topilgan koeffitsientlarga ko’paytirib, qisqa ionli tenglamasini yozamiz:
2MnO-4+3SO2-3+Н2O=2MnO2+3SO2-4+2ОН- (12)
g) Qisqa ionli tenglamaga (12) qarama-qarshi ionlarni yozib, to’liq ionli tenglamaga ega bo’lamiz(13);
2MnO-4+3SO2-3+Н2O=2MnO2+3SO2-4+2ОН-
2K+ 6Na+ 2K+ 6Na+
d) Berilgan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasining to’liq molekulyar tenglamasini yozamiz:
2KMnO4+3Na2SO3+H2O=2MnO2+2KOН+3Na2SO4 (13)
3)ISHQORIY MUHITDA. а) Bunda permaganat ion manganat ion manganat ioniga qadar qaytariladi. Natijada eritmaning olcha rangli qizil tusi yashil rangga o’tadi. Reaktsiyaning ionli sxemasini quydagicha yozish mumkin:
MnO-4+SO2-3+ОН-→SO2-4+MnO2-4+Н2O (15)
|
| |