Тотығу – тотықсыздану реакциялардың түрлері

 

1. Молекулалар аралық

_{+6 – 1}

K₂Cr₂O₇ + HCl → KCl + Cl₂ + MnCl₂ + H₂O

 

Mn⁺⁷ +5e → Mn⁺² 2

2Cl ⁻ −2e → Cl₂ 5

 

2. Молекула ішінде

 

(NH₄)₂ Cr₂O₇ → N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O

 

2N ^{– 3} −6e → N₂⁰ 1

2Cr⁺⁶ +6e → 2Cr⁺³ 1

 

3. Диспропорциялық (дисмутация)

_{0 – 1 +1}

Cl₂ + NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

_{+3 +5 +2}

HNO₂ → HNO₃ + NO + H₂O

 

4. Компропорциялық (коммутация)

_{– 2 +4}

H₂S + SO₂ → S + 2H₂O

 

S ^{– 2} −2e → S⁰ 2

S ⁺⁴ −2e → S⁰ 1

_{-3 +5 +1}

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

N ^-3 - 3e → N ⁺¹ 1

N ^{+5 –} 4e → N ⁺¹ 1

Эквиваленттік фактор: ƒ_экв (KMnO₄) =

Эквиваленттің мольдік массасы:

M_Э (KMnO₄) = ƒ_экв (KMnO₄) = · 158 = 31,6 г/моль

 

Химиялық реакцияның ортасы:

_{+7 +4 +2 +6}

KMnO₄ + Na ₂SO₃ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + MnSO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

 

Mn⁺⁷ +5е → Mn⁺² 2

S⁺⁴ −2e → S⁺⁶ 5

 

ƒ_экв (KMnO₄) =

_{+7 +4 +6 +4}

KMnO₄ + Na ₂SO₃ + H₂O → Na₂SO₄ + MnO₂ + KOH

 

Mn⁺⁷ +3е → Mn⁺⁴ 2

S⁺⁴ −2e → S⁺⁶ 3

 

ƒ_экв (KMnO₄) =

_{+7 – 1 +6 0}

KMnO₄ + NBr + KOH → K₂MnO₄ + H₂O + Br₂

Mn⁺⁷ +1е → Mn⁺⁶ 2 ƒ_экв (KMnO₄) = 1

2Br ^{– 1} −2e → Br₂ 1

Негізгі тотықтырғыштар мен тотықсызданадырғыштар

₊₇

KMnO₄ – күшті тотықтырғыш Е⁰Mn O₄⁻ / Mn²⁺ = 1,51 B.

₊₇

MnO₄⁻ → Mn⁺² (қышқылды орта)

_{+7 +4}

MnO₄⁻ → MnO₂ (бейтарап орта)

_{+7 +6}

MnO₄⁻ → MnO₄²⁻ (сілтілік орта)

 

Cr⁺⁶

Cr₂O₇²⁻ CrO₄²⁻

қ. орт сілт. oрт

 

E⁰Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺ = +1,33 B

CrO₄²⁻ + 2H⁺ ↔ Cr₂O₇²⁻ + H₂O

сілт. орт қ. орт

 

H₂SO₄ − концентрлі − күшті тотықтырғыш.

_{+6 +4 −2}

H₂SO₄ → SO₂ → S⁰ → H₂S

_{+6 0 +2 +4}

2H₂SO₄ + Cu → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

_{0 +2}

4H₂SO₄ + 3Zn → S + ZnSO₄ + 4H₂O

_{−2 +2}

5H₂SO₄ + 4Mg → H₂S + 4MgSO₄ + 4H₂O

 

 

HNO₃ − концентрлі − күшті тотықтырғыш.

₊₅

HNO₃

конц

Al, Cr, Fe Mg, Ca, Ba, Sr басқа Me – Cu, Pb, NO₂

әрекеттеспейді өнімі

 

N₂O

 

₊₅

HNO₃ − сұйытылған

 

активті Ме: N₂O н/е N₂ активті емес Сu, Pb, NO

 

 

HNO₃ − өте сұйытылған

 

активті Ме: NH₃ (NH₄NO₃)

 

Ион – электрондық әдіс.

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

 

SO₃^{– 2} + H₂O −2e → SO₄²⁻ + 2H⁺ 5

MnO₄⁻ +8H⁺ +5e → Mn⁺² + 4H₂O 2

 

5SO₃^2– + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ = 5SO₄^2– + 2Mn²⁺ + 3H₂O

 

SO₃^2– + 2OH⁻ −2e → SO₄²⁻ + H₂O 1

MnO₄⁻ +e → MnO₄²⁻ 2

 

SO₃^2– + 2MnO₄⁻ + 2OH⁻ = SO₄^2– + 2MnO₄⁻ + H₂O

Na₂SO₃ + 2KMnO₄ ⁺ + 2NaOH = Na₂SO₄ + K₂MnO₄ + Na₂MnO₄ + H₂O

 

Стандартты электродтық потенциал.

 

Cu ²⁺ +2е → Cu

Zn²⁺ +2e → Zn

 

RT RT

E = E⁰ + ℓn a (Cu²⁺) = E⁰ + 2,3 ℓg a (Cu²⁺)

nF nF

 

OX + ne ↔ Red

 

 

RT a (OX)

E = E⁰ + 2,3 ℓg

nF a(Red)

R – газ тұрақтысы 8,314 Дж/к ∙ моль

F – 96500 кл (Фарадей саны)

n – ē саны; Т – температура, К

a – активтік концентрация, моль/л

E^{0 –} стандартты эл-тық потенциал, В

 

Тотығу – тотықсыздану потенциалы

 

Мысалы: SO₃^2– + H₂O −2e → SO₄²⁻ + 2H

 

0,059 [SO₄²⁻] [H⁺]²

E = E⁰ + ℓg

Сурет 3

2 [SO₃^2–]

 

Сутекті электрод

2H⁺ + 2e = H₂

P = 1атм

T = 298 К

E⁰ = 0,В

 

1.Гиббс энергиясымен Е

 

− ∆G⁰ = nFE

− ∆G⁰ ≤ 0 тура реакция жүреді

− ∆G⁰ ≥ 0 реакция жүрмейді

− ∆G⁰ = жүйеде тепе – теңдікте

 

2. ЭҚК

ЭҚК = E⁰_ох = E⁰_Red > 0 тура реакция жүреді.

Cu²⁺ + Zn → Cu⁰ + Zn²⁺

E⁰Cu²⁺/Cu = +0,34 B;

E⁰Zn²⁺/Zn = −0,76 B;

 

Электролиз

	Сурет 1

Катодта (−) Анодта (+)

+е → тотықсызданады −е → тотығады

 

1. Неғұрлым кернеу қатарында оң жақта, соғұрлым оңай тотықсызданады

 

Cu (+ 0,34 B); Zn (− 0,74 B)

(1) (2)

 

1. Li − Al − катодта H₂O +2e → H₂↑ + 2OH ⁻
2. Mn, Fe − Mn²⁺ +2е → Mn⁰

H₂O +2e → H₂ + 2OH ⁻

Анодта жүретін процестер An табиғатымен байланысты

S²⁻; J ⁻; Br ⁻;Cl ⁻... OH ⁻(H₂O) NO₃⁻; SO₄⁻; F ⁻

2Cl⁻ −2е → Cl₂ 2H₂O +4e → 4H ⁺ + O₂

S ²⁺ −2е → S⁰

 

Балқыманы электролиздеу

 

1. NaCl ↔ Na ⁺ + Cl ^–

К (–) А (+)

Na ⁺ +е → Na 2Cl⁻ −2е → Cl₂

 

_элек-з

2NaCl → 2Na + Cl₂

NaOH ↔ Na ⁺ + OH ^–

К (–) Na ⁺ +е → Na А (+) 4OH ⁻ −4e → 2H₂O + O₂

Сулы ерітінділердің электролизі:

 

NaCl + H₂O

NaCl ↔ Na ⁺ + Cl ^–

H₂O ↔ H ⁺ + OH ^–

К (–) 2H ⁺ +2е → H₂ А (+) 2Cl⁻ − 2е → Cl₂

Na₂SO₄ + H₂O 2Na ⁺ + SO₄²⁻

H ⁺ + OH ^–

К (–) 2H ⁺ +2е → H₂ А (+) 4OH ⁻ −4e → O₂ + 2H₂O

CuCl₂ + H₂O Cu ^{2 +} +2е → 2Cl⁻

H ⁺ + OH ^–

К (–) Cu ²⁺ +2е → Cu⁰ А (+) 2Cl⁻ − 2е → Cl₂

CuSO₄ + H₂O Cu²⁺ + SO₄²⁻

H ⁺ + OH ^–

К (–) Cu ²⁺ +2е → Cu⁰ А (+) 4OH ⁻ −4e → 2H₂O + O₂

 

 

Фарадей заңына бағынады

М_э = ƒ_экв М₂ 96500 кл

М_х J · τ J · τ = Q

(А · сек)

 

ƒ_экв М₂ · J · τ

М_х =

 

Электр энергияның химиялық көздері

1. Гальваникалық элемент
2. Аккумуляторлар
3. Жанар элементтері

 

1) Классикалық гальваникалық элемент Cu – Zn (Даниэль – Якоби) элементі

Сурет 2

ГЭ сызбанұсқасы

Zn⁰/ Zn²⁻ || Cu ²⁺ / Cu⁰

Ме/ер || ер/Ме

Zn −2e → Zn²⁺

Cu ²⁺ +2е → Cu⁰

Zn⁰ + Cu ²⁺ → Zn²⁺ + Cu⁰

 

2) Аккумуляторлар

Pb ‌ H₂SO₄ ‌ PbO₂ – қышқыл қорғасын Акк

Акк зарядталғанда

Катодта: PbSO₄ + 2H ⁺ +2e → Pb⁰ + H₂SO₄

Анодта: PbSO₄ + 2H₂O −2e → PbO₂ + H₂SO₄ + 2H ⁺

Акк разрядталғанда

Катодта: Pb + H₂SO₄ −2e → PbSO₄ + 2H ⁺

Анодта: PbO₂ + H₂SO₄ + 2H ⁺ +2e → PbSO₄ + 2H₂O

3)Отын элементтері:

Гидразин N₂H₄ сілтілік ортада

Катодта (−) Анодта (+)

O₂ + 2H₂O +4e → 4OH ⁻ N₂H₄ + 4OH ⁻ −4e → N₂ + H₂O

Қыс. р. N₂H₄ + O₂ → N₂ + H₂O