Les propriétés redox des atomes individuels ainsi que des ions sont un problème important dans la chimie moderne. Ce matériau aide à expliquer l'activité des éléments et des substances, à effectuer une comparaison détaillée des propriétés chimiques des différents atomes.
Qu'est-ce qu'un agent oxydant
De nombreuses tâches en chimie, y compris des questions de test pour l'examen d'État unifié en 11e année et l'OGE en 9e année, sont associées à ce concept. Un agent oxydant est considéré comme des atomes ou des ions qui, au cours d'une interaction chimique, acceptent des électrons d'un autre ion ou atome. Si nous analysons les propriétés oxydantes des atomes, nous avons besoin du système périodique de Mendeleïev. Dans les périodes situées dans le tableau de gauche à droite, la capacité oxydante des atomes augmente, c'est-à-dire qu'elle change de la même manière que les propriétés non métalliques. Dans les principaux sous-groupes, ce paramètre décroît de haut en bas. Parmi les substances simples les plus fortes avec une capacité oxydante, le fluor est en tête. Un terme tel que "l'électronégativité", c'est-à-dire la capacité d'un atome à prendre dans le cas d'une interaction chimiqueélectrons, peuvent être considérés comme synonymes de propriétés oxydantes. Parmi les substances complexes constituées de deux éléments chimiques ou plus, on peut envisager des agents oxydants brillants: le permanganate de potassium, le chlorate de potassium, l'ozone.
Qu'est-ce qu'un agent réducteur
Les propriétés réductrices des atomes sont caractéristiques des substances simples qui présentent des propriétés métalliques. Dans le tableau périodique, les propriétés métalliques s'affaiblissent de gauche à droite par périodes, et dans les principaux sous-groupes (verticalement), elles augmentent. L'essence de la récupération est le retour des électrons, qui se situent au niveau de l'énergie externe. Plus le nombre de couches d'électrons (niveaux) est élevé, plus il est facile de donner des électrons "supplémentaires" lors de l'interaction chimique.
Les métaux actifs (alcalins, alcalino-terreux) ont d'excellentes propriétés réductrices. En outre, les substances présentant des paramètres similaires, nous mettons en évidence l'oxyde de soufre (6), le monoxyde de carbone. Afin d'acquérir l'état d'oxydation maximal, ces composés sont obligés de présenter des propriétés réductrices.
Processus d'oxydation
Si lors d'une interaction chimique un atome ou un ion cède des électrons à un autre atome (ion), on parle de processus d'oxydation. Pour analyser l'évolution des propriétés réductrices et du pouvoir oxydant, vous aurez besoin d'un tableau périodique des éléments, ainsi que d'une connaissance des lois modernes de la physique.
Processus de restauration
Les processus de réduction impliquent l'acceptation par les ions deatomes d'électrons d'autres atomes (ions) lors d'une interaction chimique directe. D'excellents agents réducteurs sont les nitrites, les sulfites de métaux alcalins. Les propriétés réductrices du système d'éléments changent de la même manière que les propriétés métalliques des substances simples.
Algorithme d'analyse OVR
Pour que l'étudiant place les coefficients dans la réaction chimique finie, il est nécessaire d'utiliser un algorithme spécial. Les propriétés redox aident également à résoudre divers problèmes de calcul en chimie analytique, organique et générale. Nous suggérons l'ordre d'analyse de toute réaction:
- Tout d'abord, il est important de déterminer l'état d'oxydation de chaque élément disponible à l'aide des règles.
- Ensuite, les atomes ou les ions qui ont changé leur état d'oxydation sont déterminés à participer à la réaction.
- Les signes moins et plus indiquent le nombre d'électrons libres donnés et reçus lors d'une réaction chimique.
- Ensuite, entre le nombre de tous les électrons, le multiple commun minimum est déterminé, c'est-à-dire un entier divisé sans reste par les électrons reçus et donnés.
- Ensuite, il est divisé en électrons impliqués dans la réaction chimique.
- Ensuite, nous déterminons quels ions ou atomes ont des propriétés réductrices, ainsi que les agents oxydants.
- À l'étape finale, mettez les coefficients dans l'équation.
En utilisant la méthode de la balance électronique, plaçons les coefficients dans ce schéma de réaction:
NaMnO4 + sulfure d'hydrogène + acide sulfurique=S + Mn SO4 +……+…
Algorithme pour résoudre le problème
Voyons quelles substances doivent être formées après l'interaction. Puisqu'il y a déjà un agent oxydant dans la réaction (ce sera le manganèse) et qu'un agent réducteur est défini (ce sera le soufre), il se forme des substances dans lesquelles les états d'oxydation ne changent plus. Étant donné que la réaction principale s'est déroulée entre le sel et un acide fort contenant de l'oxygène, l'une des substances finales sera l'eau et la seconde sera le sel de sodium, plus précisément le sulfate de sodium.
Faisons maintenant un schéma pour donner et recevoir des électrons:
- Mn+7 prend 5 e=Mn+2.
Deuxième partie du schéma:
- S-2 donne2e=S0
On place les coefficients dans la réaction initiale, sans oublier de faire la somme de tous les atomes de soufre dans les parties de l'équation.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Analyse d'OVR impliquant du peroxyde d'hydrogène
En utilisant l'algorithme d'analyse OVR, nous pouvons composer une équation pour la réaction en cours:
peroxyde d'hydrogène + acide sulfurique + permagnanate de potassium=Mn SO4 + oxygène + ……+…
Les états d'oxydation ont modifié l'ion oxygène (dans le peroxyde d'hydrogène) et le cation manganèse dans le permanganate de potassium. C'est-à-dire que nous avons un agent réducteur, ainsi qu'un agent oxydant.
Déterminons quel type de substances peut encore être obtenu après l'interaction. L'un d'eux sera l'eau, qui est bien évidemment une réaction entre un acide et un sel. Le potassium n'a pas formé de nouveausubstances, le deuxième produit sera un sel de potassium, à savoir le sulfate, puisque la réaction s'est faite avec de l'acide sulfurique.
Schéma:
2O – donne 2 électrons et se transforme en O 2 0 5
Mn+7 accepte 5 électrons et devient l'ion Mn+2 2
Définissez les coefficients.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Exemple d'analyse OVR impliquant du chromate de potassium
En utilisant la méthode de la balance électronique, nous allons faire une équation à coefficients:
FeCl2 + acide chlorhydrique + chromate de potassium=FeCl3+ CrCl3 + ……+…
Les états d'oxydation ont changé le fer (dans le chlorure ferrique II) et l'ion chrome dans le bichromate de potassium.
Maintenant, essayons de découvrir quelles autres substances se forment. On peut être sel. Puisque le potassium n'a formé aucun composé, le deuxième produit sera donc un sel de potassium, plus précisément un chlorure, car la réaction a eu lieu avec l'acide chlorhydrique.
Faisons un diagramme:
Fe+2 donne e= Fe+3 6 réducteur,
2Cr+6 accepte 6 e=2Cr +31 oxydant.
Mettez les coefficients dans la réaction initiale:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
ExempleAnalyse OVR impliquant l'iodure de potassium
Armés des règles, faisons une équation:
permanganate de potassium + acide sulfurique + iodure de potassium…sulfate de manganèse + iode +……+…
Les états d'oxydation ont modifié le manganèse et l'iode. C'est-à-dire qu'un agent réducteur et un agent oxydant sont présents.
Maintenant, découvrons avec quoi nous nous retrouvons. Le composé sera avec du potassium, c'est-à-dire que nous obtiendrons du sulfate de potassium.
Les processus de récupération se produisent dans les ions iode.
Élaborons un schéma de transfert d'électrons:
- Mn+7 accepte 5 e=Mn+2 2 est un oxydant,
- 2I- donner 2 e=I2 0 5 est un réducteur.
Placez les coefficients dans la réaction initiale, n'oubliez pas de faire la somme de tous les atomes de soufre dans cette équation.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Exemple d'analyse d'OVR impliquant du sulfite de sodium
En utilisant la méthode classique, nous allons composer une équation pour le circuit:
- acide sulfurique + KMnO4 + sulfite de sodium… sulfate de sodium + sulfate de manganèse +…+…
Après interaction, nous obtenons du sel de sodium, de l'eau.
Faisons un diagramme:
- Mn+7 prend 5 e=Mn+2 2,
- S+4 donne 2 e=S+6 5.
Disposez les coefficients dans la réaction considérée, n'oubliez pas d'ajouter les atomes de soufre lors de la disposition des coefficients.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Exemple d'analyse d'OVR impliquant de l'azote
Faisons la tâche suivante. En utilisant l'algorithme, nous allons composer l'équation de réaction complète:
- nitrate de manganèse + acide nitrique + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Analysons quelle substance est encore formée. Étant donné que la réaction a eu lieu entre un agent oxydant fort et le sel, cela signifie que la substance sera de l'eau.
Montrer le changement du nombre d'électrons:
- Mn+2 donne 5 e=Mn+7 2 présente les propriétés d'un réducteur,
- Pb+4 prend 2 e=Pb+2 5 oxydant.
3. Nous organisons les coefficients dans la réaction initiale, assurez-vous d'additionner tout l'azote disponible sur le côté gauche de l'équation d'origine:
- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Cette réaction ne présente pas les propriétés réductrices de l'azote.
Deuxième réaction redox avec de l'azote:
Zn + acide sulfurique + HNO3=ZnSO4 + NO+…
- Zn0 donner 2 e=Zn+23 sera un restaurateur,
N+5accepte 3 e=N+2 2 est un oxydant.
Organiser les coefficients d'une réaction donnée:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
L'importance des réactions redox
Les réactions de réduction les plus connues sont la photosynthèse, caractéristique des plantes. Comment les propriétés de restauration changent-elles ? Le processus se produit dans la biosphère, conduit à une augmentation de l'énergie à l'aide d'une source externe. C'est cette énergie que l'humanité utilise pour ses besoins. Parmi les exemples de réactions d'oxydation et de réduction associées aux éléments chimiques, les transformations des composés azotés, carbonés et oxygénés revêtent une importance particulière. Grâce à la photosynthèse, l'atmosphère terrestre a une telle composition qui est nécessaire au développement des organismes vivants. Grâce à la photosynthèse, la quantité de dioxyde de carbone dans la coquille d'air n'augmente pas, la surface de la Terre ne surchauffe pas. La plante se développe non seulement à l'aide d'une réaction redox, mais forme également des substances telles que l'oxygène et le glucose qui sont nécessaires à l'homme. Sans cette réaction chimique, un cycle complet de substances dans la nature est impossible, ainsi que l'existence de la vie organique.
Application pratique de RIA
Afin de préserver la surface du métal, vous devez savoir que les métaux actifs ont des propriétés réparatrices, vous pouvez donc recouvrir la surface d'une couche d'un élément plus actif, tout en ralentissant le processus de corrosion chimique. En raison de la présence de propriétés redox, l'eau potable est purifiée et désinfectée. Aucun problème ne peut être résolu sans placer correctement les coefficients dans l'équation. Afin d'éviter les erreurs, il est important d'avoir une compréhension de tous les redoxparamètres.
Protection contre la corrosion chimique
La corrosion est un problème particulier pour la vie et l'activité humaine. À la suite de cette transformation chimique, la destruction du métal se produit, les pièces de la voiture, les machines-outils perdent leurs caractéristiques opérationnelles. Afin de corriger un tel problème, une protection de la bande de roulement est utilisée, le métal est recouvert d'une couche de vernis ou de peinture et des alliages anti-corrosion sont utilisés. Par exemple, une surface de fer est recouverte d'une couche de métal actif - l'aluminium.
Conclusion
Diverses réactions de récupération se produisent dans le corps humain, assurent le fonctionnement normal du système digestif. Des processus vitaux de base tels que la fermentation, la décomposition, la respiration sont également associés à des propriétés réparatrices. Tous les êtres vivants de notre planète ont des capacités similaires. Sans réactions avec le retour et l'acceptation des électrons, l'exploitation minière, la production industrielle d'ammoniac, d'alcalis et d'acides est impossible. En chimie analytique, toutes les méthodes d'analyse volumétrique sont basées précisément sur les processus redox. La lutte contre un phénomène aussi désagréable que la corrosion chimique repose également sur la connaissance de ces processus.
