Cl- + Fe3+ = Cl2 +Fe2+ - Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari Oksidlovchi va qaytaruvchining ekvivalenti Oksidlanish-...

|
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari Oksidlovchi va qaytaruvchining ekvivalenti Oksidlanish- qaytarilish potensiallari
|
bet | 3/4 | Sana | 14.05.2024 | Hajmi | 58,67 Kb. | | #231283 |
Bog'liq OKSIDLANISH QAYTARILISH REAKSIYALARINING AHAMIYATI2Cl- + Fe3+ = Cl2 +Fe2+
2Cl-/Cl2 jufti uchun E= +1,36 v; Fe3+/Fe2+ jufti uchun E= +0,77 v :
2Cl-/Cl2 jufti oksidlovchi , Fe3+/Fe2+jufti esa qaytaruvchi bola oladi.
Demak,reaksiya bu erda teskari tarafga boradi.
Demak, elektronlar elektrod potensiyali musbat metalldan potensiali manfiy metallga o’tadi. Odatda oksidlanish –qaytarilish reaksiyalarida elektrod sifatida ishlatiladigan metallarning tashqi ko’rinishida o’zgarishlar roy beradi.Agar elektrod platinadan yasalgan bo’lsa bu elektrodda o’zgarishlar ro’y bermaydi. Unda faqat oksidlanish-qaytarilish reaksiyasigina ketadi. Shunday qilib, elektr yurituvchi kuch ayni jarayonda musbat bo’lsa oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi uning tarafiga ketadi.
OKSIDLANISH-QAYTARILISH REAKSIYALARINING AMALIY AHAMIYATI VA AKKUMULYATOR BATAREYALARIDA GALVANIK ELEMENTLARNING ROLI B.F.Muhiddinov, I.I.Jo‘rayev, J.B.Xolmamatov. Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti. Annotatsiya: Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini amaliyotga tadbiq etish orqali galvanik elementlar bilan boradigan jarayonlar hisobini keltirib chiqarish hamda matematik yondashuv, kimyoviy energiyani elektr energiyasiga aylantirib beruvchi qurilmalarda foydali ish koeffitsentini hisoblashlarni bilish usullari bayon etilgan. Kalit so‘zlar: Galvanik elementlar, elektroliz, analitik reaksiyalar, oksidlanishqaytarilish, plastinkalar, musbat qutb, qo‘rg‘oshin, Li-ionli batareyalar, zaryad sig’imi Yillar mobaynida zamonaviy bilimlar shakllanishi bilan kundan-kunga yangicha tushunchalar va bu tushunchalarni o‘rgatishning yangicha uslublari shakllanib bormoqda. Bunday o‘rgatish uslublarining eng samaradori va sinalgan usullaridan biri o‘quvchilarni ishlab chiqarish jarayoni bilan bog‘lagan holda ish olib borishdir. O‘quv amaliyotlarida dars jarayonlarini tashkil qilinishi darsning amaliy qismi bo‘lsa, dars jarayonining nazariy qismini tushuntirishda nazariy bilimlarni amaliy masalalarni hal qilishga qaratilishi dars jarayonining muqobilligini ta`minlab beradi. Shunday amaliy ahamiyati keng, ammo, quruq nazariy tushunchalar o‘quvchilar nazarida mavzuga nisbatan qiziqishni biroz so`ndirishi mumkin. Bunga misol qilib, “Oksidlanish-qaytarilish jarayonlari”ni keltirishimiz mumkin. Oksidlanish-qaytarilish jarayonlarining yaqqol tadbiqi quyidagilardan iborat: - Analitik reaksiyalarda oksidlanish-qaytarilish reaksiyalaridan foydalanish (M: permanganat tuzlarining oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining rang o‘zgarishi bilan boradigan reaksiyalar). - Galvanik elementlar ishlab chiqarilishi va ularning amaliy hisoblarida qo’llanilishi (Masalan: Elektroliz jarayonlarini oksidlanish-qaytarilish jarayonlarining xususiy holi sifatida qarash mumkin. Ushbu ishlanmada o’quvchilarga oksidlanish-qaytarilish jarayonining akkumulyator batareyalarida borish mexanizmi va ularning fizik-kimyoviy hisoblashning nazariy usullari haqidagi tushunchalarning qisqacha tavsifi keltiriladi. Avvalambor, biz, hozirgi kunda qanday batareyalardan foydalanilayotganligi to‘g‘risida tanishib chiqsak: 1) Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari yordamida batareyalar ishlab chiqarilishini tushuntirishning nisbatan sodda na’munalaridan biri rux (Zn) va mis (Cu) plastinkalarining sulfat kislota (H2SO4) bilan reaksiyalarini ko’rsatish mumkin. Bunda rux plastinkalarda ortiqcha elektronlarning yig‘ilishi hisobiga manfiy(-) qutb hosil qilsa, mis plastinkalarining elektronga moyilligi hisobiga musbat (+) qutb hosil qiladi. Ta`kidlab o`tish kerakki, ushbu turdagi batareyalar o‘z davrining samaradorligi va kam o‘rin egallagan holda yetarlicha quvvat bera olganligi bilan yaqin kunlargacha mobil qurilmalarda foydalanib kelinmoqda edi. Batareyaning kamchiliklari sifatida o‘rtacha yaroqlilik muddatini va nisbatan ko‘p xarajatlilikni keltirish mumkin. 2) Qo‘rg‘oshin (Pb) va qo‘rg‘oshin to‘rt oksidi (PbO2) ning sulfat kislota (H2SO4) bilan o‘zaro reaksiyasidan foydalangan holda akkumulyatorlar tayyorlash nisbatan tuzilishi sodda qurilma, ko`rgazmali namunalar topish oson. Bunday akkumulyatorlar ishlab chiqarilishining soddaligi, ishlab chiqarish narxining nisbatan arzonligi hamda qayta ishlab chiqarish osonligi bilan amalda keng foydalaniladi. Ushbu turdagi akkumulyator batareyalarining foydalanish muddati nisbatan qisqaligi va o‘lchamlari nisbatan kattaligi kabi xususiyatlari kamchiliklaridir. 3) Zamonaviy Li-ionli batareyalar. Ushbu texnologiyaning zamonaviyligi tufayli ishlab chiqarish texnologiyasi sekinlik bilan ommalashmoqda. Qayta foydalanishga topshirish texnologiyasi yo‘q bo‘lishiga qaramasdan hozirgi kunda deyarli barcha qurilmalarda ushbu turdagi batareyalardan foydalanishga bosqichli o‘tilmoqda. Ushbu turdagi batareyalar o‘zining foydalanish muddati uzoqligi, kam hajmliligi va ko`p quvvatliligi bilan o‘z o‘rnini egallamoqda. [1;372-373] Texnologiyada quvvatiga ko‘ra har xil qurilmalarda turlicha akkumulyator batareyalaridan foydalaniladi. Biz namuna sifatida elektr sig‘imi ma’lum bo’lgan qo‘rg‘oshinli akkumulyator batareyasining egallaydigan hajmini va batareya og‘irligini hisoblashni ko‘rib chiqamiz. Buning uchun bizga fizika kursidan ma’lum bo‘lgan akkumulyatorlar zaryad sig‘imini hisoblash kabi tushunchalar, akkumulyator taqribiy FIK, qo‘llaniluvchi sulfat kislota uchun muqobil konsentratsiya va uning ushbu konsentratsiyali eritmasi zichligini bilish zarur bo’ladi. Zaryad sig‘imi batareyalar uchun 𝑚𝐴 ∙ ℎ yoki 𝐴 ∙ ℎ larda berilgan bo‘ladi, biz namuna uchun 20 𝐴 ∙ ℎ li motomobillar uchun moslangan qurilmani ko‘ramiz. Bunda batareya uchun FIK 𝜂 = 12%, 𝐶% = 23%, 𝜌𝐻2𝑆𝑂4 = 1,28 𝑘𝑔/𝑙, 𝜌𝑃𝑏 = 11,34𝑘𝑔/ 𝑑𝑚3 , 𝜌𝑃𝑏𝑂2 = 9,38 𝑘𝑔/𝑑𝑚3 , batareya yordamchi qurilmalari uchun umumiy massaning 15% va umumiy hajmning 10% sarf bo‘ladi deb qaraladi. 1ℎ = 3600𝑠 ekanligida foydalanib 20𝐴ℎ = 20𝐴 ∙ 3600𝑠 = 72000𝐴 ∙ 𝑠 = 72000 𝐶 akkumulyator razryadlanganda o‘tkazgichdan o‘tuvchi zaryad miqdorini topamiz. Akkumulyator sig‘imidan foydalangan holda o‘tkazgichdan to‘liq o‘tuvchi elektronlarni sonini quyidagicha hisoblaymiz.𝑁 = 𝑞 𝑒 = 72000𝐶 1,6∙10−19𝐶 = 5,538 ∙ 1023 𝑑𝑜𝑛𝑎 Endi kimyoviy reaksiyalarni ko‘rib chiqsak: 𝑃𝑏 + 𝑃𝑏𝑂2 + 2𝐻2𝑆𝑂4 = 2𝑃𝑏𝑆𝑂4 + 𝐻2𝑂 𝑃𝑏0 −2𝑒 − → 𝑃𝑏+2 𝑃𝑏+4 +2𝑒 − → 𝑃𝑏+2 Kimyoviy reaksiya tenglamasidan ko‘rinib turibdiki, bitta qo‘rg‘oshin (Pb0 ) atomi o‘zining ikkita elektronini bergan holda musbat qutblilik qilsa, bitta qo‘rg‘oshin (Pb+4) ioni o‘zining elektronga moyilligi tufayli o‘ziga ikkita elektron qabul qiladi. Ushbu xossaga asoslangan holda 100% unum bilan boruvchi reaksiya uchun moddalar massasini topib olamiz. [2;210-214] 𝑚𝑃𝑏 = 𝑁 𝑁𝐴 ∙ 1 2 ∙ 𝐴𝑟𝑃𝑏 = 5,538 ∙ 1023 6,02 ∙ 1023 ∙ 1 2 ∙ 207 = 95,21𝑔 𝑚𝑃𝑏𝑂2 = 𝑁 𝑁𝐴 ∙ 1 2 ∙ 𝑀𝑟𝑃𝑏𝑂2 = 5,538 ∙ 1023 6,02 ∙ 1023 ∙ 1 2 ∙ (207 + 4 ∙ 16) = 124,7𝑔 𝑚𝐻2𝑆𝑂4 = 𝑁 𝑁𝐴 ∙ 1 2 ∙ 2 ∙ 𝑀𝑟𝐻2𝑆𝑂4 = 5,538 ∙ 1023 6,02 ∙ 1023 ∙ 1 2 ∙ 2 ∙ (2 ∙ 1 + 32 + 4 ∙ 16) = 90,2𝑔 Topilgan ma’lumotlarga asosan hamda batareya foydali ish koeffitsiyentini hisobga olgan holda sarflanadigan moddalar massasini asl qiymati hisoblab topiladi. 𝑚𝐴𝐵𝑆(𝑃𝑏) = 𝑚𝑃𝑏 𝜂 ∙ 100% = 95,21𝑔 12% ∙ 100% = 793𝑔 = 0,79𝑘𝑔 𝑚𝐴𝐵𝑆(𝑃𝑏𝑂2 ) = 𝑚𝑃𝑏𝑂2 𝜂 ∙ 100% = 124,7𝑔 12% ∙ 100% = 1039𝑔 = 1,04𝑘𝑔 𝑚𝑘𝑜𝑛(𝐻2𝑆𝑂4 ) = 𝑚𝐻2𝑆𝑂4 𝜂 ∙ 100% = 90,32𝑔 12% ∙ 100% = 753𝑔 = 0,75𝑘𝑔 𝑚𝑠𝑢𝑦(𝐻2𝑆𝑂4) = 𝑚𝑘𝑜𝑛(𝐻2𝑆𝑂4 ) 𝐶% ∙ 100% = 0,75 23% ∙ 100% = 3,26𝑘𝑔 Massalardan foydalangan holda bir vaqtda har bir modda egallagan hajm, umumiy hajm va umumiy massasi topiladi. 𝑉𝑃𝑏 = 𝑚𝐴𝐵𝑆(𝑃𝑏) 𝜌𝑃𝑏 = 0,79 11,34 = 0,07 𝑑𝑚3 𝑉𝑃𝑏𝑂2 = 𝑚𝐴𝐵𝑆(𝑃𝑏𝑂2 ) 𝜌𝑃𝑏𝑂2 = 1,04 9,38 = 0,11 𝑑𝑚3 𝑉𝐻2𝑆𝑂4 = 𝑚𝑠𝑢𝑦(𝐻2𝑆𝑂4) 𝜌𝐻2𝑆𝑂4 = 3,26 1,28 = 2,55 𝑑𝑚3 Olingan natijalarni umumlashtirgan holda yaxlit batareya parametrlari aniqlanadi. 𝑚 = 𝑚𝐴𝐵𝑆(𝑃𝑏) + 𝑚𝐴𝐵𝑆(𝑃𝑏𝑂2 ) + 𝑚𝑠𝑢𝑦(𝐻2𝑆𝑂4 ) = 0000,79 + 1,04 + 3,26 = 5,09𝑘𝑔 𝑉 = 𝑉𝑃𝑏 + 𝑉𝑃𝑏𝑂2 + 𝑉𝐻2𝑆𝑂4 = 0,07 + 0,11 + 2,56 = 2,74𝑑𝑚3 Tayyorlangan batareya parametrlari hisoblanadi. 𝑚𝑢𝑚𝑢𝑚𝑖𝑦 = 𝑚 100 − 15 ∙ 100% = 5,09 85 ∙ 100 = 6𝑘𝑔 𝑉𝑢𝑚𝑢𝑚𝑖𝑦 = 𝑉 100 − 10 ∙ 100% = 2,74 90 ∙ 100 = 3𝑑𝑚3 Demak: 𝑚𝑢𝑚𝑢𝑚𝑖𝑦 = 6𝑘𝑔, 𝑉𝑢𝑚𝑢𝑚𝑖𝑦 = 3𝑑𝑚3 . Topilgan natijalar tayyorlangan batareyalar ko‘rsatkichlari bilan mos keladi. Batareya uchun maqbul kuchlanish (U) va quvvat (N) asosida batareya plastinkalarining qalinliklari, plastinkalar yuzasi, plastinkalar orasidagi masofa va qisqa tutashuv toklari mos qurilma uchun maxsus hisoblanadi.
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)
а) Оksidlanish va qaytarilish jarayonlarining ion-elektron tenglamalarini yozamiz:
│2│ MnO-4+е = MnO2-4 qaytarilish jarayoni(16)
│1│ SO2-3+2НО—-2е=SO2-4+2Н2O оksidlanish jarayoni (17)
Bu tenglamalardan ko’rinib turibdiki oksidlanuvchini 2 ga, qaytaruvchini 1 ga ko’paytirish kerak.
v) Yuqoridagi (16) va (17) tenglamalarni koeffitsientlariga ko’paytirib, birgalikda yozsak reaktsiyaning qisqa ionli tenglamasiga ega bo’lamiz:
2MnO-4+SO2-3+2ОН- =2MnО2-4 +SO2-4+H2O (18)
Qisqa (18) ionlitenglamaga qarama-qarshi ionlarni yozib, to’liq ionli tenglamani yozamiz:
2MnO-4+SO2-3+2ОН- =2MnО2-4 +SO2-4+ H2O
2K+ 2Na+ 2K+ 2K+ 2Na+ 2K+
Endi reaktsiyaning to’liq molekulyar tenglamasini yozamiz:
2K MnO4+ Na2 SO3+2КОН= 2К2 MnO4+ Na2 SO4+ H2O
Ba’zi qaytaruvchilar qation bo’lib, reaktsiya natijasida murakkab anionlarga yoki ba’zi oksidlovchilar yoki ba’zi oksidlovchilar murakkab anionlar bo’lib, reaktsiya natijasida kationlarga aylandi. Маsalan, arsenit ful’fidning suyultrilgan nitrat kislota bilan oksidlanishini ko’rib chiqaylik. а) Reaktsiyaning molekulyar tenglamasi : H2O+As2S3+HNO3(CУYUЛ)→H3AsO4+H2SO4+NO↑
b) ionli sxemasi:
↓As2S3+2H++NO-3+H2O→3H++AsO3-4+2H++SO2-4+NO↑
yoki
As2S3+NO-3+H2O→AsO3-4+2H++SO2-4+NO↑
v) Оksidlanish va qaytarilish jarayonlarining ion-elektron tenglamalari:
│3 │As2S3+20H2O-28e=2АsO3-4+3SO2_4+40H+ оksidlanish jarayoni │28│NO-
3+4H++3е=NO+2H2O qaytarilish jarayoni
g) Yuqoridagi tenglamalarni koeffitsientlariga ko’paytirib, birgalikda yozsak, reaktsiyaning qisqacha ionli tenglamasiga ega bo’lamiz:
3As2S3+112H++28NO-3+60H2O→120H++6AsO3-4+9SO2-4+28NO+56Н2О
qisqacha ionli tenglamaga qarama-qarshi ionlarni yozib, to’liq ionli tenglamani yozsak:
3As2S3+28NO-3+4H2O→8H++6AsO3-4+9SO2-4+28NO
28H+ 28H+
Endi oksidlanish–qaytarilish reaktsiyasining to’liq reaktsiyasining to’liq molekulyar tenglamasini yozamiz: 3As2S3+28НNO3+4H2O=6Н3 AsO4+9Н2 SO4+28NO
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari Oksidlovchi va qaytaruvchining ekvivalenti Oksidlanish- qaytarilish potensiallari
|