Тотығу-тотықсыздану реакциялары


Бейорганикалық химиядағы реакциялардың барлығын екіге бөлуге болады: 1) реакцияласушы элементтердің тотығу дәрежесі өзгермей реакцияласу;

2) тотығу дәрежесі өзгеріп реакцияласу. Біріншісіне жататыны түрлі иондар арасындағы алмасу реакциялары. Екіншісіне жататыны қосылу, ығыстыру, көбінесе, күрделі болып келетін, химиялық реакциялар.

Атомдардың, молекулалардың, иондардың тотығу дәрежелері өзгере жүретін реакцияларды тотығу-тотықсыздану реакциялары деп атайды.

Тотығу – атомның, молекуланың, ионның электрон беру процесі. Мысалы: а) атом электронын берсе, оң зарядты ионға: Cl° − 7e Cl7+ айналады;

б) теріс зарядты ион электрон берсе, бейтарап атомға: Cl1-− e → Cl°, немесе оң зарядты ионға Cl- − 2e → Cl+ айналады;

в) оң зарядты ион электрон берсе, оның оң заряды берген электрон санына сәйкес өседі: Cl+ − 4e → Cl+5

Тотықсыздану – атомның, молекуланың, ионның электрон қосып алу процесі. Мысалы: а) атом электрон қосып алса, теріс зарядты ионға айналады: Cl° +e Cl-; б) оң зарядты ион электрон қосып алса, заряд саны кеміген оң зарядты ионға: Cl5+ + 4e → Cl+, немесе бейтарап атомға: Cl5+ + 5e→ Cl°, немесе теріс зарядты ионға: Cl5+ + 6e → Cl- айналады. Тотықтырғыш – электрон қосып алушы бөлшек (бейтарап атом, молекула, ион). Тотықсыздандырғыш – электрон беруші бөлшек (бейтарап атом, молекула, ион). Сонымен, тотықтырғыш реакция кезінде тотықсызданады, ал тотықсыздандырғыш реакция кезінде тотығады.

Демек, электрон көшуімен байланысты әрбір реакция қарама-қарсы екі процестің – тотығу мен тотықсызданудың – бірлесуі.

Элементтер атомдарының электрон беру не алу қабілетіне әсер ететін жағдайлар: периодты жүйедегі элементтің орны, атомының радиусы мен ядросының оң зарядтарының саны. Атомның, ионның радиусы үлкен болған сайын, электронның ядроға тартылуы аз болады, сондықтан атомның электрон беруі оңай болады, демек атомның тотықсыздандырғыштық қабілеті күшті болады. Атомның (ионның) радиусы кішкене болған сайын, электронның ядроға тартылуы күшті болады, атомның электронды беруі қиындайды, демек атомның тотықсыздандырғыштық қабілеті кемиді.

Реакция теңдеуін жазу және оны теңестіру:

1. Реакцияға алынатын және реакция нәтижесінде түзілетін заттардың формулаларын жазу. Мысалы: HСlO + Br2 → HBrO3+ HCl

2. Реакция кезінде тотығу дәрежесін (т.д.) өзгертетін элементтерді тауып, олардың үстіне т.д. жазу: HСl1+O + Br2° → HBr5+O3 + HCl-

3.Тотықтырғыштың молекуласы қосып алатын, ал тотықсыздандырғыштың молекуласы беріп жіберетін электрондардың санын есептеу.

4.Негізгі коэффициенттерді, яғни тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың коэффициенттерін тауып формулаларының алдына жазу. Тотықсыздандырғыштың беретін жалпы электрон саны тотықтырғыштың алатын электрон санына тең болуы керек. Коэффициент болатын санды табудың ең оңай жолы тотықтырғыштың қосып алатын электронын көрсететін санды тотықсыздандырғышқа коэффициент етеді, тотықсыздандырғыштың беретін электронын көрсететін санды тотықтырғышқа коэффициент етеді. Сонда: 10HСlO + 2Br2 → HBrO3 + HCl

5. Енді жай теңдіктердегідей әрбір элементтің екі жақтағы атомдарының санын түгелдеп, теңдіктің оң жағына коэффициент қою арқылы теңестіреді. Алдымен сутек пен оттекті теңестіреді: 10HСlO+2Br2 → 4HBrO3 +10HCl

6.Реакция сулы ортада жүрсе, реакцияға қатынасатын су молекулаларының санын тауып, оны теңдікке жазады:

10HСlO+2Br2 +2Н2О→ 4HBrO3 +10HCl

7. Бұл теңдіктің коэффициенттері үлкен сан болып кеткендіктен, екіге қысқартуға болады: 5HСlO+Br2 2О = 2HBrO3 +5HCl Теңдікті алты рет көшіріп жазудың керегі жоқ, бір теңдікте осы айтылғанды, бірден осы тәртіппен жасап шығады. Көп жағдайда химиялық реакцияның жүруіне ортаның реакциясы үлкен әсер етеді. Мысалы, егер галогендермен тотығу процессі қышқыл ортада жүрсе, онда галогендердің тотықсызданған өнімдері галогенсутек қышқылдары (HF, HCl, HBr, HJ) болады, ал сілтілік ортада жүрсе – бұл қышқылдардың тұздары түзіледі, яғни металдар галогенидтері. Күкірт жоғары температурада сутегі мен металдарға қатысты тотықтырғыш болып, күкірт сутек және металдар сульфидтерін түзеді.

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

1. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының басқа химиялық реакциялардан айырмашылығын көрсетіңіздер.

2. Тотықтырғыш, тотықсыздандырғыш, тотықсыздану, тотығу деген ұғымдарға анықтама беріңіздер.

3. Қосылыстың формуласынан элементтің тотығу дәрежесін анықтау және тотығу-тотықсыздану реакцияларының теңдеулерін құру әдістері.

4. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының жіктелуі.

5.Тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштардың эквиваленттері, эквивалент массалары қалай анықталады?

Практикалық сабақта және білім алушының оқытушы басшылығымен орындайтын (БОӨЖ) есептер мен жаттығулар

1. Тотықтырғыштар жай заттар болса:

Мына реакциялар үшін электрондық кестені құрып, теңдеулерді аяқтау керек:

1. SO2 + Br2 + H2O → H2SO4 + …

2. Mn(OH)2 + Cl2 + KOH → MnO2 + …

3. FeSO4 + Br2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + …

4. S + Cl2 + H2O → H2SO4 + …

5. H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + …

6. NH3 + O2 → NO + …

7. MnO2 + O2 + KOH → K2MnO4 + …

8. K2MnO4 + Cl2 → KMnO4 + …

2. Тотықтырғыштар оттекті қышқылдар және олардың тұздары болса:

Тотықтырғыш ретінде көбінесе жоғарғы тотығу дәрежесіне сәйкес не жоғарырақ тотығу дәрежесіне сәйкес элементтер атомдары кіретін қышқылдары мен тұздары болады. Мысалы, KМnO4, K2Сr2O7, K2СrO4, HСlO4, H2SO4, НNO3, сонымен бірге HClО3, HBrО3, HJО3. Азот қышқылы азот оксидтеріне дейін тотықсызданады.

Электрондық кестесін құрып, мына теңдеулерді аяқтау керек:

1. S + HNO3 H2SO4 + …

2. Р + HNO3Н3РO4 + …

3. С + HNO3СO2 + …

4. Н2S + HNO3 → H2SO4 + …

5. Ag + HNO3 → AgNO3+ …

6. Au + HNO3 + HCl → H[AuCl4] + …

7. Sn + HNO3 → H2SnO3 + …

8. As2S3 + HNO3 → H2SO4 + H3AsO4 + …

9. KМnO4 + K2SO3 + H2O → K2SO4 + …

10. KМnO4 + HJ + H2SO4 → J2 + …

11. KМnO4 + HCl → Cl2 + …

12. H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 → S + …

13. Na2CrO4 + NaJ + H2SO4J2 + …

14. HJО3 + HJ → J2 + …

15. KClO3 + MnO2 + KOH → K2MnO4 + …

3. Тотықсыздандырғыштар – жай заттар болса:

Бұл топқа металдар және сутегі, көміртегі жатады. Электрондық кестелерді құрып, теңдеулерді аяқтау керек:

1. AgCl + H2SO4 + Zn Ag + HCl + …

2. Zn + HNO3N2О + …

3. Zn + HNO3NH4NO3 + …

4. Al + КNO3 + КОН→ NH3 + …

5. Zn + H2SO4 → H2S + …

6. C + Na2SO4 → Na2S + CO + …

4. Тотықсыздандырғыштар - оттекті қышқылдар және олардың тұздары.

Бұл тотықсыздандырғыштарға төменгі және ортадағы тотығу дәрежелеріне сәйкес келетін элементер атомдары кіретін қышқылдар, тұздар жатады. Электрондық кестелерін құрып, теңдеулері аяқтау керек:

1. SО2 + NаJO3 + Н2О → J2 + …

2. SО2 + H3AsO4 + Н2О → H3AsO3 + …

3. К2SO3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → …

4. КNO2 + KClO3 → …

5. Н23 + NO2 → …

5. Тотықсыздандырғыштар – оң зарядты металл иондары және теріс

зарядты элементар иондар.

Электрондық кестелерді құрып, теңдеулерді аяқтау керек:

1. CuCl + K2Cr2O7 + HCl (сұйық) → CuCl2 + …

2. FeCl2 + KMnO4 + HCl (сұйық) → FeCl3 + …

3. SnCl2 + HCl + HNO3 → NO + H2[SnCl6] + …

4. FeSO4 + O2 + H2SO4 → …

5. HJ + SbCl5 → SbCl3 + …

6. H2SO4 + KJ → H2S + J2 + …

7. KJO3 + KJ + H2SO4 J2 + …

8. NaH + Н2О → …

6. Диспропорциалану реакциялары

Мына тотығу-тотықсыздану реакцияларын аяқтау керек:

1. NO2 + H2OHNO2 + HNO3

2. KClO3KClO4 + KCl

3. S + KOHK2SO3 + …

4. P + Н2О → H3PO3 + PH3

5. K2SO3 K2SO4 + K2S

6. HNO2 → HNO3 + NO + Н2О

7. N2H4 → N2 + NH3

7. Ішкі молекулалық тотығу-тотықсыздану реакциялары

Мына теңдеулерді аяқтап, тотықтырғыштарды, тотықсыздандырғыштарды көрсету керек:

1. NH4NO3 → N2 + …

2. (NH4)2Cr2O7 → N2 + …

3. NaNO3 → NaNO2 + …

4. KClO4 → KCl + …

5. KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + …

8.Тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштардың эквиваленттері, эквивалент массалары және ерітінділерінің нормальдылығы (нормальды концентрациялары)

1. 0,971г тотықтырғыш K2CrO4 эквивалентінің қандай үлесі?

Жауабы: 0,015 экв.

2. H2SO4 қатысында 100 мл 0,25н K2CrO4 ерітіндісі неше грамм FeSO4-ті тотықтырады? Жауабы: 3,8г FeSO4.

3. Молекулалық массасына сүйеніп, мына тотықтырғыштардың эквивалент массаларын анықтау керек, моль/л:

а) KClO3 – 20,42; б) K2Cr2O7 − 49,0; в) NaClO – 37,22.

4. 1М KNO2 ерітіндісінің нормальдылығы: а) егер тотықсыздандырғыш болса, KNO2 → KNO3 (2н); б) егер тотықтырғыш болса, KNO2 → NO (1н).

5. 10% KJO3 ерітіндісінің (r=1,09) тотықтырғыш ретінде (KJO3→ J2) нормальдылығын есептеу керек. Жауабы: 2,55н

6. KJ ерітіндісінен 0,01моль йод атомын бөліп шығару үшін 0,25н K2Cr2O7-нің күкірт қышқылымен қышқылданған ерітіндісінен қанша миллилитр қосу керек? Жауабы: 40мл.

7. KJ-тың қышқыл ерітіндісіне 80мл 0,15н KMnO4 ерітіндісін қосқан, бөлінген иодтың массасын есептеу керек. Жауабы: 1,52 г.

8. H2SO4 қатысында 30мл 0,09н KMnO4 ерітіндісі неше грамм KNO2-ні тотықтырады? Жауабы: 0,115г.