Oksidləşmə dərəcələri, redoks agentləri və yarımreaksiya ilə tarazlaşdırma

Oksidləşmə dərəcəsi nəyi qeyd edir

Oksidləşmə dərəcəsi müxtəlif atomlar arasındakı hər rabitə tamamilə ion olsaydı və ortaq elektronlar daha elektromənfi atoma aid edilsəydi, atomun daşıyacağı yükdür; eyni atomlar arasında paylaşılan elektronlar bərabər bölünür. Bu, formal saymadır, ölçülmüş yük deyil. Suda oksigenə −2, hər hidrogenə +1 verilir, halbuki real qismən yüklər daha kiçikdir.

Oksidləşmə oksidləşmə dərəcəsinin artmasıdır və elektron itkisinə uyğun gəlir. Reduksiya oksidləşmə dərəcəsinin azalmasıdır, yəni elektron qazanmaqdır. İkisi həmişə birlikdə baş verir, çünki bir növün itirdiyi elektronları başqa növ qazanmalıdır. İstənilən redoks tənliyində oksidləşmə dərəcəsinin ümumi artımı ümumi azalmaya bərabərdir və hər tarazlaşdırma üsulu bu bərabərliyə əsaslanır.

Oksidləşmə dərəcələrinin prioritet ardıcıllığı ilə təyini

Qaydaları siyahının yuxarısından aşağıya tətbiq edin. İki qayda ziddiyyət təşkil etdikdə yuxarıdakı qalib gəlir, düsturdakı sonuncu məlum olmayan atom isə fərqlə tapılır.

Dihidrogenfosfat ionu, H₂PO₄⁻, üçün: 2(+1) + P + 4(−2) = −1, deməli P = +5. Tetrationat ionu, S₄O₆²⁻, üçün: 4S + 6(−2) = −2, deməli dörd kükürd atomunun cəmi +10-dur və orta qiymət +2.5-dir. Kəsr nəticə eyni elementin atomlarının fərqli mühitdə olduğunu və göstərilən ədədin orta qiymət olduğunu bildirir. Maqnetit, Fe₃O₄, orta hesabla +8/3 verir, çünki hər iki Fe³⁺-ə bir Fe²⁺ düşür.

• Sadə maddədəki atomun dərəcəsi 0-dır (Fe, O₂, S₈).
• Birqat atomlu ionun dərəcəsi onun yükünə bərabərdir (Mg²⁺ üçün +2, Br⁻ üçün −1).
• Düsturdakı oksidləşmə dərəcələrinin cəmi onun ümumi yükünə bərabərdir.
• Flüor bütün birləşmələrində −1-dir.
• Birləşmələrdə 1-ci qrup metalları +1, 2-ci qrup metalları +2-dir.
• Hidrogen qeyri-metallarla +1, NaH kimi metal hidridlərdə isə −1-dir.
• Oksigen adətən −2-dir, lakin peroksidlərdə (H₂O₂) −1, superoksidlərdə (KO₂) −½, OF₂-də isə +2-dir.
• Xlor, brom və iod adətən −1-dir, oksigenlə və ya daha yüngül halogenlə birləşdikdə isə istisnadır.

Oksidləşdirici və reduksiyaedicinin adlandırılması

Oksidləşdirici elektronları qəbul edir və başqa şeyin oksidləşməsinə səbəb olur, buna görə özü reduksiya olunur. Reduksiyaedici elektron verir və özü oksidləşir. Tək atomu deyil, bütün növü adlandırın.

2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l) tənliyinə baxın. Dəmir +2-dən +3-ə yüksəlir, buna görə Fe²⁺ oksidləşir və reduksiyaedicidir. Oksigen peroksiddə −1-dən suda −2-yə enir, buna görə H₂O₂ reduksiya olunur və oksidləşdiricidir. Hidrogen bütün proses boyu +1 qalır. İki dəmir ionunun hər biri bir elektron itirir, iki peroksid oksigen atomunun hər biri bir elektron qazanır, beləliklə, iki elektron itirilir və iki elektron qazanılır.

Bir növ hər iki rolu oynaya bilər. Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O tənliyində bir xlor atomu 0-dan −1-ə, digəri isə 0-dan +1-ə keçir. Bu, disproporsiyalaşmadır və Cl₂ həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedicidir.

Turşu məhlulda yarımreaksiya ilə tarazlaşdırma

Oksidləşməni reduksiyadan ayırmaq hər elektron ötürülməsini ayrıca tarazlaşdırmağa, sonra elektronların ixtisar olunması üçün yarımları birləşdirməyə imkan verir. Su oksigen atomlarını, H⁺ isə hidrogen atomlarını təmin edir, çünki turşu suda həqiqətən mövcud olan növlər bunlardır.

Həll olunmuş nümunə 1. Turşuda dixromat nitriti oksidləşdirir: Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻. Xrom +6-dan +3-ə, azot isə +3-dən +5-ə keçir. Oksidləşmə yarımı: NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, hər tərəfdə yük −1. Reduksiya yarımı: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, hər tərəfdə yük +6. Altı elektron hər biri üç vahid dəyişən iki xrom atomuna uyğundur.

Hər iki yarım 6e⁻ əhatə etsin deyə oksidləşmə yarımını 3-ə vurun, sonra toplayın: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺. Hər tərəfdən 6H⁺ və 3H₂O ixtisar edin: Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O. Yoxlama: Cr 2 və 2; N 3 və 3; O 7 + 6 = 13 və 9 + 4 = 13; H 8 və 8; yük −2 + 8 − 3 = +3 və +6 − 3 = +3.

• Skelet tənliyi oksidləşmə yarımına və reduksiya yarımına bölün.
• O və H-dan başqa hər elementi tarazlaşdırın.
• O-i H₂O əlavə edərək tarazlaşdırın, sonra H-i H⁺ əlavə edərək tarazlaşdırın.
• Yükü daha müsbət tərəfə elektron əlavə edərək tarazlaşdırın.
• Elektronlar uyğun gəlsin deyə yarımları vurun, toplayın və hər iki tərəfdə olanı ixtisar edin.
• Atomları və yükü yoxlayın və elektronların qalmadığını təsdiqləyin.

Üsulun əsas məhlul üçün çevrilməsi

Əsas məhlulda OH⁻ boldur və son tənlikdə H⁺ olmamalıdır. Məhlul turşuymuş kimi tarazlaşdırın, sonra hər H⁺-i suya çevirmək üçün hər iki tərəfə kifayət qədər OH⁻ əlavə edin. Hər iki tərəfə eyni növü əlavə etmək tənliyi tarazlı saxlayır.

Həll olunmuş nümunə 2. Əsasda hipoxlorit xrom(III) hidroksidi xromata oksidləşdirir: Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻. Xrom +3-dən +6-ya, xlor isə +1-dən −1-ə keçir. Oksidləşmə yarımı: Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻. Reduksiya yarımı: ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O. 3 və 2-nin ən kiçik ortaq misli 6-dır, buna görə birinci yarımı iki dəfə, ikincini üç dəfə artırın.

Toplamaq və ixtisar etmək 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O verir. Hər iki tərəfə 4OH⁻ əlavə edin; sağda 4H⁺ + 4OH⁻ 4H₂O olur. Yekun: 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l). Yoxlama: Cr 2 və 2; Cl 3 və 3; O 6 + 3 + 4 = 13 və 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 və 10; yük hər tərəfdə −7.

Redoks uçotunda ümumi səhvlər

Redoks səhvlərinin çoxu uçot səhvləridir və hər birinin konkret yoxlaması var.

Son sınaq olaraq yalnız oksidləşmə dərəcələrindən istifadə edərək itirilən elektronların qazanılan elektronlara bərabər olduğunu təsdiqləyin. Həll olunmuş nümunə 2-də iki xrom atomunun hər biri 3 elektron itirir (cəmi 6), üç xlor atomunun hər biri isə 2 elektron qazanır (yenə 6).

• Atomu agent kimi adlandırmaq: xrom deyil, Cr₂O₇²⁻-nin oksidləşdirici olduğunu yazın.
• Dəyişikliyi düstur üzrə deyil, atom üzrə saymaq: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ 3 deyil, 6 elektron tələb edir.
• Elektronları yanlış tərəfə qoymaq: onlar oksidləşmə yarımında məhsul, reduksiya yarımında reagentdir. Yük yoxlaması uğursuz olarsa, əvvəlcə buraya baxın.
• Oksigeni H₂O əvəzinə O, O₂ və ya O²⁻ ilə tarazlaşdırmaq. Sərbəst oksid ionları suda mövcud deyil.
• Əsas məhlul cavabında H⁺ saxlamaq və ya OH⁻ əlavə etdikdən sonra suyu ixtisar etməyi unutmaq.
• Oksigenin həmişə −2 olduğunu fərz etmək: peroksidləri, superoksidləri və O–F rabitələrini yoxlayın.
• Yazılışları qarışdırmaq: oksidləşmə dərəcəsi əvvəlcə işarə ilə yazılır (+3); ion yükü əvvəlcə ədədlə yazılır (3+).