Oksidacija ir redukcija vyksta kartu ir vienu metu!!!

Transcript

1 Valentingumas Atomo krūviui molekulėje apibūdinti buvo pasirinkta sąvoka atomo oksidacijos laipsnis. Oksidacijos laipsnis Oksidacijos laipsnio vertė gali būti teigiama, neigiama arba lygi nuliui. Teigiama oksidacijos laipsnio vertė parodo, kiek atomas atidavė arba kiek nuo jo nutolo elektronų, neigiama prijungtų arba tik pritrauktų elektronų skaičių. Oksidacijos laipsnis (OL) žymimas +, arba ženklu prieš skaitmenį. Pvz., Vieninių medžiagų OL = 0; Vienatomių jonų krūvis yra lygus elemento OL; Daugelyje junginių deguonies OL = 2 (peroksiduose 1); Junginiuose su nemetalais vandenilio OL = +1. Junginiuose su metalais vandenilio OL = 1. Daugelio elementų atomų OL vertė yra kintama: Junginį sudarančių elementų OL suma lygi 0. Pvz. OL vertė ne visada lygi elemento valentingumui. Pvz., junginiuose anglies OL vertė gali būti: o anglies valentingumo vertė lygi 4. Oksidacijosredukcijos reakcijomis Jeigu viena reaguojanti medžiaga praranda elektronus, tai kita medžiaga turi juos prijungti. A oksidacija redukcija A n+ + ne Oksidacija ir redukcija vyksta kartu ir vienu metu!!!

2 Atomai, molekulės arba jonai, kurie atiduoda elektronus, vadinami reduktoriais o procesas, kurio metu jie atiduodami oksidacija: Reduktorius: Mg 2e Mg +2 Svarbiausieji reduktoriai: Metalai, ypač šarminiai ir šarminių žemių metalai (IA ir IIA grupių elementai): Paprastieji anijonai: Sudėtiniai anijonai ir molekulės, kuriuose yra mažo arba tarpinio oksidacijos laipsnio elemento atomas: Paprastieji metalų katijonai, kurių oksidacijos laipsnis nedidelis ir gali padidėti : Kai kurie junginiai aukštoje temperatūroje: Atomai, molekulės arba jonai, kurie prijungia elektronus, vadinami oksidatoriais, o procesas, kurio metu jie atiduodami redukcija: Svarbiausieji oksidatoriai: Vieninės medžiagos, kurių atomai pasižymi dideliu elektriniu neigiamumu: VIA ir VIIA grupių elementai: Oksidatorius: S + 2e S 2 Maksimalaus arba didelio oksidacijos laipsnio paprasti metalų katijonai: Sudėtiniai anijonai, kurių teigiamas elementas turi didžiausią arba didelį oksidacijos laipsnį: Vandenilio ir metalų peroksidai: Pvz.: Nėra griežtos ribos, skiriančios oksidatorius ir reduktorius. 4Fe 0 (k) + 3O 2 0 (d) 2Fe 2 +3 O 3 2 (k) Fe 0 3e Fe +3 O 0 + 2e O 2 reduktorius oksidacija oksidatorius redukcija 2Fe +3 2 O 2 3 (k) + 3C 0 (k) 4Fe 0 (k) + 3C +4 O 2 2 (d) C 0 4e C +4 reduktorius oksidacija Fe e Fe 0 oksidatorius redukcija Atomai, kurių OL vertė yra tarpinė, gali turėti ir oksidacinių, ir redukcinių savybių. Iki kokio laipsnio reduktorius gali oksiduotis ar oksidatorius redukuotis, priklauso nuo reakcijos terpės.

3 Laisvų (nesujungtų su kitais elementais) metalų atomų OL vertė yra 0: Cheminės metalų savybės Cheminėse reakcijose metalai tik atiduoda elektronus ir oksiduojasi, t.y. jie yra tik reduktoriai: Metalų redukcinės savybės skirtingos: Kai kurių metalų atomai (pvz., IA ir IIA grupių) lengvai praranda elektronus stiprūs reduktoriai. Yra metalų (pvz., Ag ir Au), kurie oksiduojasi labai sunkiai, silpni reduktoriai. Kuo mažesnis metalo standartinis potencialas φ o, tuo metalas aktyvesnis ir stipresnis reduktorius. Surašius metalus į eilę pagal jų didėjančius standartinius potencialus, gaunama metalų aktyvumo arba įtampų eilė: Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Be, Al, Ti, Mn, Zn, Cr, Ga, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Ge, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Ta, Au Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Be, Al, Ti, Mn, Zn, Cr, Ga, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Ge, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Ta, Au Aktyvumas mažėja, redukcinės savybės silpnėja. Standartinis potencialas φ o didėja (teigiamėja). Metalų reakcijos 1) Reaguoja su druskomis, vyksta išstūmimo reakcijos: Fe (k) + CuSO 4(aq) Cu (k) + FeSO 4(aq) 2) Metalų reakcija su vandeniu (tirpimas vandenyje) (Li Al kambario temperatūroje): Me (k) + H 2 O (s) MeOH (aq) + H 2(d)

4 3) Amfoteriniai metalai (Al, Zn, Sn, Pb) tirpsta šarmuose: Me (k) + ŠOH (aq) + H 2 O (s) Š[Me +n (OH) n+1 ] (aq) + H 2(d) Metalų tirpimas rūgštyse HCl Me (k) + HCl (aq) MeCl + H 2(d) Nereaguoja: metalai, esantys aktyvumo eilėje už vandenilio. Išimtis: Pb nereaguoja su praskiesta ir su koncentruota HCl, nes paviršiuje susidaro sunkiai tirpaus druskos rūgštyje PbCl 2 apsauginė plėvelė. Praskiestoje H 2 SO 4 Me (k) + H 2 SO 4(aq) MeSO 4 + H 2(d) Nereaguoja: metalai, esantys aktyvumo eilėje už vandenilio. Išimtis: Pb nereaguoja su praskiesta H 2 SO 4, nes paviršiuje susidaro sunkiai tirpaus sieros rūgštyje PbSO 4 apsauginė plėvelė. H 2 SO 4 Koncentruotoje Me (k) + H 2 SO 4(aq) MeSO 4 + SO 2(d) + H 2 O (s) 1) Zn ir Mg + H 2 SO 4(aq) MeSO 4 + H 2 S(arba S) + H 2 O (s) 2) Al, Fe, Co, Ni šaltoje koncentruotoje H 2 SO 4 pasyvuojasi: Me (k) + H 2 SO 4(s) MeO (k) + SO 2(d) + H 2 O (s) 3) Pt ir Au nereaguoja. HNO 3 Praskiestoje Me (k) + HNO 3(aq) MeNO 3 + NO (d) + H 2 O (s) 1) Mg, Ca, Sr, Al, Zn, Sn, Fe + HNO 3(aq) MeNO 3 + NH 4 NO 3 (arba NH 3 ) + H 2 O(s) 2) Sb (k) + HNO 3(aq) Sb 2 O 3(k) + NO (d) + H 2 O (s) HNO 3 Koncentruotoje Me (k) + HNO 3(aq) MeNO 3 + NO 2(d) + H 2 O (s) 1) Li, K, Na, Rb, Cs, Fr, Mg, Ca + HNO 3(aq) MeNO 3 + N 2 O (d) + H 2 O (s) 2) Sn (k) + HNO 3(aq) H 2 SnO 3(aq) + NO 2(d) + H 2 O (s) 3) Al, Fe, Cr, Co, Ni šaltoje koncentruotoje HNO 3 pasyvuojasi: Me (k) + HNO 3(aq) MeO (k) + NO 2(d) + H 2 O (s) 4) Pt ir Au nereaguoja.

5 Svarbu! : Kai kurie metalai sudaro įvairių valentingumų jonus: Fe 2+ ir Fe 3+, Sn 2+ ir Sn 4+, Pb 2+ ir Pb 4+. Kuo stipresnės rūgščių oksidacinės savybės, tuo gaunamas didesnio (teigiamesnio) valentingumo Me jonas. Konc. H 2 SO 4 ir konc. HNO 3 : Fe 3+, Sn 4+, Pb 4+. Pt ir Au savybės Kambario temperatūroje tirpsta karališkajame vandenyje ( aqua regia ) HNO 3 :HCl (1:3) 3Pt (k) + 4HNO 3(aq) + 18HCl (aq) 3H 2 [PtCl 6 ] (aq) + 4NO (d) + 8H 2 O (s) Vartojama korozijai atsparios aparatūros, elektrodų, katalizatorių, juvelyrinių dirbinių gamybai. Au (k) + 4HNO 3(aq) + 3HCl (aq) AuCl 3(aq) + NO (d) + 2H 2 O (s) Dažniausiai naudojamas lydiniuose (Au+Ag, Au+Cu), juo dengiama atspari chemiškai aparatūra, radiotechnikoje, elektros kontaktų, juvelyrinių dirbinių gamybai, cerkvių stogų auksavimui ĮDOMU Didžiausia pasaulyje 100 kg svorio gryno aukso moneta, nukaldinta Kanados karališkojoje pinigų kalykloje 2007aisiais, yra apie 50 cm skersmens ir 3 cm briaunos storio, monetos aukso luito grynumas 99,999 proc., dar vadinamas penkių devintukų. Oksidacijosredukcijos reakcijų vyksmo galimybė 2010 m. liepos mėn. už įspūdingą 3,27 mln. eurų (apie 11,29 mln. litų) sumą įsigijo ORO DIRECT,didžiausia tauriųjų metalų prekybos kompanija Ispanijoje bei Portugalijoje. Oksidatoriaus ir reduktoriaus aktyvumas nusakomas jų oksidacijos ir redukcijos potencialų vertėmis. Kuo potencialas didesnis, tuo stipresnės medžiagos oksidacinės savybės, o kuo šis potencialas mažesnis (neigiamesnis), tuo stipresnės medžiagos redukcinės savybės. jei E > 0, jei E < 0, E = ϕ oksidatoriaus ϕ reduktoriaus Kuo didesnė E vertė, tuo intensyviau vyksta oksidacijos redukcijos reakcija.