Тотығу - тотықсыздану реакциялары

Тотығу-тотықсыздану реакциялары

Тлемисова Тоғжан

1504-10

Тотығу-тотықсыздану қабілетін бағалау

Реакцияға түсетін заттар молекулалары атомдарының тотығу дәрежелерінің өзгеруімен жүретін реакциялар тотығу-тотықсыздану (тотықсыздану реакциялары) деп аталады.

Электрондардың қосылу процестері

Ox1 + ne ↔ Red1

және электрондардың бөлінуі

Red2 - ne ↔ Ox2

сәйкесінше тотықсыздану мен тотығудың жартылай реакциясы ретінде қарастырылады.

Әрбір жарты реакцияда молекулаларының атомдары көп болатын Ох затының тотығу күйі тотығу формасы деп аталады, ал төменгі тотығу деңгейіндегі атомдары бар Red зат - бұл тотықсыздану формасы болып табылады.

Заттың тотыққан және тотықсызданған түрлері конъюгацияланған жұпты құрайды

егер электрон доноры болса, онда акцептор болуы керек.

Тотығу мен тотықсызданудың жартылай реакциялары бір-бірінсіз мүмкін емес

Ox1 + Red2 ↔ Red1 + Ox2

Бұл жағдайда берілген электрондардың саны алынған электрондар санына тең болуы керек

Электрондарды беру және қосып алу қабілеті әр атом үшін әр түрлі. Бұл қабілеттілікті бағалау үшін жоғарыда келтірілген реакциялардың тепе-теңдік константаларын пайдалануға болады:

мұндағы aOx1, aOx2, aRed1, aRed2 - тиісті тотыққан және тотықсызданған формалардың белсенділігі; ае - ерітілген электрондардың белсенділігі

Тотығу-тотықсыздану және қышқыл - негізгі реакциялар арасындағы ұқсастық айқын

Тек бірінші жағдайда электрон, ал екінші жағдайда протон беріледі. Қышқылдар мен негіздердің беріктігін бағалаған кездегідей, толық реакцияның тепе-теңдік константасы тек тотықтырғыштың немесе тотықсыздандырғыштың салыстырмалы күшін көрсетеді

Потенциал

Жүйенің тотығу қабілетін бағалау үшін тағы бір ыңғайлы термодинамикалық шама - потенциал ұғымы.

Іс жүзінде мұндай түрлендіру гальваникалық элементте жүзеге асырылады.

Бұл реакциялардың осы түрінің ерекшелігіне байланысты: тотығу және тотықсыздану реакцияларын кеңістікте бөлуге болады, өйткені электрондарды беру кезінде электр тогы пайда болады.

Сондықтан химиялық реакция энергиясын электр энергиясына айналдыруға болады.

Тотығу және тотықсыздану реакцияларының кеңістіктік бөліну мүмкіндігі гальваникалық элемент потенциалының тұрақты тепе-теңдігін емес, электр қозғаушы күшті (ЭҚК) қолдана отырып, тотығу реакцияларын сандық бағалауға мүмкіндік береді.

Бір моль заттың электрохимиялық түрленуіне жұмсалатын жұмыс:

A ═ nFE,

мұндағы п-электрондар саны;

F-Фарадей тұрақтысы (9, 65 • 104 Кл • моль-1) ;

Е - гальваникалық элементтің ЭҚК

НЕРНСТ теңдеуі

Протонның берілуімен көптеген реакциялардан айырмашылығы, электронды тасымалдаумен реакциялар баяу жүруі мүмкін, ал ерітіндінің тотығу және тотықсыздану жарты реакцияларына дейін тегістеу болмайды. Сондықтан сулы ерітінділерде күшті тотықтырғыштар (MnO4-) және күшті тотықсыздандырғыштар (Cr2+ ) болуы мүмкін.

Сонымен, реакциялар өте баяу жүреді:

4MnO4- + 4H+ ↔ 3O2 + 2H2O + 4MnO2

2CrCl2 + 2H+ + 2Cl- ↔ 2CrCl3 + H2

Ерітінділерде кинетикалық тежелудің салдарынан V2+, VO+, H2O2 сияқты тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштар бар. E ° > 1, 23 B және E ° < 0 В бар барлық жүйелер тұрақсыз.