Oksidlanish darajalari, oksidlovchi va qaytaruvchilar hamda yarim reaksiyalar bilan tenglashtirish

Oksidlanish darajasi nimani qayd etadi

Oksidlanish darajasi — turli atomlar orasidagi har bir bog' butunlay ionli bo'lsa, umumiy elektronlar elektrmanfiyroq atomga berilganda atom ega bo'ladigan zaryad; bir xil atomlar orasida bo'lingan elektronlar teng taqsimlanadi. Bu rasmiy hisob, o'lchangan zaryad emas. Suvda kislorodga −2, har bir vodorodga +1 beriladi, garchi haqiqiy qisman zaryadlar ancha kichik bo'lsa ham.

Oksidlanish — oksidlanish darajasining ortishi, bu elektronlarning yo'qotilishiga mos keladi. Qaytarilish — oksidlanish darajasining kamayishi, elektronlarning qabul qilinishi. Ikkalasi doim birga sodir bo'ladi, chunki bir zarracha yo'qotgan elektronlarni boshqasi qabul qilishi kerak. Har qanday oksidlanish-qaytarilish tenglamasida oksidlanish darajasining umumiy ortishi umumiy kamayishiga teng va har bir tenglashtirish usuli shu tenglikka asoslanadi.

Oksidlanish darajalarini ustuvorlik tartibida aniqlash

Qoidalarni ro'yxatning tepasidan pastga qo'llang. Ikki qoida ziddiyatga kelsa, yuqorisi ustun bo'ladi va formuladagi oxirgi noma'lum atom ayirma bilan topiladi.

Digidrofosfat ioni H₂PO₄⁻ uchun: 2(+1) + P + 4(−2) = −1, demak P = +5. Tetrationat ioni S₄O₆²⁻ uchun: 4S + 6(−2) = −2, demak to'rtta oltingugurt atomi jami +10 va o'rtacha +2.5. Kasrli natija bir xil elementning atomlari turli muhitda ekanligini va ko'rsatilgan son o'rtacha ekanini bildiradi. Magnetit Fe₃O₄ ning o'rtachasi +8/3, chunki har ikki Fe³⁺ ga bitta Fe²⁺ to'g'ri keladi.

• Sof elementdagi atom 0 (Fe, O₂, S₈).
• Bir atomli ion o'z zaryadiga teng (Mg²⁺ +2, Br⁻ −1).
• Formuladagi oksidlanish darajalari yig'indisi uning umumiy zaryadiga teng.
• Ftor barcha birikmalarida −1.
• Birikmalarda 1-guruh metallari +1, 2-guruh metallari +2.
• Vodorod metallmaslar bilan +1, NaH kabi metall gidridlarida −1.
• Kislorod odatda −2, lekin peroksidlarda (H₂O₂) −1, superoksidlarda (KO₂) −½, OF₂ da +2.
• Xlor, brom va yod odatda −1, kislorod yoki yengilroq galogen bilan bog'langan hollar bundan mustasno.

Oksidlovchi va qaytaruvchini nomlash

Oksidlovchi elektronlarni qabul qiladi va boshqasining oksidlanishiga sabab bo'ladi, shuning uchun o'zi qaytariladi. Qaytaruvchi elektronlarni beradi va o'zi oksidlanadi. Alohida atomni emas, butun zarrachani nomlang.

2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l) ni ko'rib chiqing. Temir +2 dan +3 ga ko'tariladi, shuning uchun Fe²⁺ oksidlanadi va qaytaruvchi hisoblanadi. Kislorod peroksiddagi −1 dan suvdagi −2 ga tushadi, shuning uchun H₂O₂ qaytariladi va oksidlovchi hisoblanadi. Vodorod butun vaqt davomida +1 bo'lib qoladi. Ikki temir ioni har biri bittadan elektron yo'qotadi, ikki peroksid kislorod atomi esa har biri bittadan oladi, ya'ni ikki elektron yo'qotiladi va ikkitasi qabul qilinadi.

Bir zarracha ikkala rolni ham bajarishi mumkin. Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O da bir xlor atomi 0 dan −1 ga, ikkinchisi 0 dan +1 ga o'tadi. Bu disproporsiyalanish va Cl₂ ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi.

Kislotali eritmada yarim reaksiyalar bilan tenglashtirish

Oksidlanishni qaytarilishdan ajratish har bir elektron o'tkazishni alohida tenglashtirish imkonini beradi, so'ng yarimlarni elektronlar qisqaradigan qilib birlashtirasiz. Suv kislorod atomlarini, H⁺ vodorod atomlarini beradi, chunki kislotali suvda aynan shu zarrachalar mavjud.

1-yechilgan misol. Kislotada dixromat nitritni oksidlaydi: Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻. Xrom +6 dan +3 ga, azot +3 dan +5 ga o'tadi. Oksidlanish yarmi: NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, har ikki tomonda zaryad −1. Qaytarilish yarmi: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, har ikki tomonda zaryad +6. Olti elektron ikkita xrom atomining har biri uch birlikka o'zgarishiga mos keladi.

Oksidlanish yarmini 3 ga ko'paytiring, shunda ikkala yarmida 6e⁻ bo'ladi, so'ng qo'shing: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺. Har ikki tomondan 6H⁺ va 3H₂O ni qisqartiring: Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O. Tekshirish: Cr 2 va 2; N 3 va 3; O 7 + 6 = 13 va 9 + 4 = 13; H 8 va 8; zaryad −2 + 8 − 3 = +3 va +6 − 3 = +3.

• Skelet tenglamani oksidlanish yarmi va qaytarilish yarmiga ajrating.
• O va H dan boshqa barcha elementlarni tenglashtiring.
• O ni H₂O qo'shib, so'ng H ni H⁺ qo'shib tenglashtiring.
• Zaryadni musbatroq tomonga elektron qo'shib tenglashtiring.
• Yarimlarni elektronlar mos kelishi uchun ko'paytiring, ularni qo'shing va ikkala tomonda bor narsani qisqartiring.
• Atomlar va zaryadni tekshiring hamda hech qanday elektron qolmaganini tasdiqlang.

Usulni ishqoriy eritma uchun o'zgartirish

Ishqoriy eritmada OH⁻ ko'p bo'ladi va yakuniy tenglamada H⁺ bo'lmasligi kerak. Eritma kislotali bo'lgandek tenglashtiring, so'ng har bir H⁺ ni suvga aylantirish uchun ikkala tomonga yetarlicha OH⁻ qo'shing. Ikkala tomonga bir xil zarrachani qo'shish tenglamani tenglashtirilgan holda saqlaydi.

2-yechilgan misol. Gipoxlorit ishqorda xrom(III) gidroksidni xromatgacha oksidlaydi: Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻. Xrom +3 dan +6 ga, xlor +1 dan −1 ga o'tadi. Oksidlanish yarmi: Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻. Qaytarilish yarmi: ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O. 3 va 2 ning eng kichik umumiy karrali 6, shuning uchun birinchi yarmini ikki, ikkinchisini uch baravar oshiring.

Qo'shish va qisqartirish 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O ni beradi. Ikkala tomonga 4OH⁻ qo'shing; o'ng tomonda 4H⁺ + 4OH⁻ 4H₂O ga aylanadi. Yakuniy: 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l). Tekshirish: Cr 2 va 2; Cl 3 va 3; O 6 + 3 + 4 = 13 va 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 va 10; zaryad har ikki tomonda −7.

Oksidlanish-qaytarilish hisobidagi keng tarqalgan xatolar

Oksidlanish-qaytarilishdagi xatolarning ko'pi hisob xatolari bo'lib, har birining o'ziga xos tekshiruvi bor.

Yakuniy sinov sifatida faqat oksidlanish darajalari yordamida yo'qotilgan elektronlar qabul qilinganlariga tengligini tasdiqlang. 2-yechilgan misolda ikkita xrom atomi har biri 3 elektron yo'qotadi (jami 6), uchta xlor atomi har biri 2 tadan oladi (u ham 6).

• Atomni agent deb nomlash: oksidlovchi xrom emas, Cr₂O₇²⁻ ekanini yozing.
• O'zgarishni atom bo'yicha sanab, formula bo'yicha sanamaslik: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ uchun 3 emas, 6 elektron kerak.
• Elektronlarni noto'g'ri tomonga qo'yish: ular oksidlanish yarmida mahsulot, qaytarilish yarmida reagent. Zaryadni tekshirish muvaffaqiyatsiz bo'lsa, avval shu yerga qarang.
• Kislorodni H₂O o'rniga O, O₂ yoki O²⁻ bilan tenglashtirish. Erkin oksid ionlari suvda mavjud emas.
• Ishqoriy eritma javobida H⁺ qoldirish yoki OH⁻ qo'shgandan keyin suvni qisqartirishni unutish.
• Kislorod doim −2 deb faraz qilish: peroksidlar, superoksidlar va O–F bog'larini tekshiring.
• Belgilashni aralashtirish: oksidlanish darajasi avval ishorasi bilan yoziladi (+3); ion zaryadi avval sonidan boshlab yoziladi (3+).