I bo`lim. Umumiy kimyo. Kirish

Takrorlash uchun savollar.

1. Elektrolitik dissotsilanish nazariyasining asosiy qoidalari.

2. Dissosilanish mexanizmi va darajasi.

3. Kuchli va kuchsiz elektrolitlar.

4. Kislota, asos va tuzlarning dissotsilanishi.

5. Ion almashinish reaksiyalari.

6. Kislota va asoslarning protolitik nazariyasi.

7. Suvning dissotsilanishi, vodorod ko`rsatkich.

8. Tuzlarning gidrolizlanishi.

Mavzuga oid tayanch iboralar.

Elektrolitlar, elektrolitmaslar, amfoter elektrolitlar - amfolitlar, elektrolitik dissotsilanish nazariyasi, dissotsilanish, assotsilanish, dissotsilanish mexanizmi, dissotsilanish darajasi, kislotalar, asoslar, tuzlar, ionli reaksiyalar, ionli tenglamalar, ion-almashinish reaksiyalari, protolitik nazariya, protolitlar, suvning ion ko`paytmasi, vodorod ko`rsatkich, tuzlarning gidrolizlanishi, gidroliz bosqichlari.

Mavzuga oid adabiyotlar.

1. G. P. Xomchenko. Kimyo. Oliy o`quv yurtlariga kiruvchilar uchun. Toshkent, «O`qituvchi», 2001.

2. K. R. Rasulov va boshqalar. «Umumiy va anorganik kimyo». Toshkent, «O`qituvchi», 1996.

3. G. Ye. Rudzitis, F. G. Feldman. Kimyo. 8-9-sinf darsliklari. Toshkent, «O`qituvchi», 1992.

4. A. G. Muftahov, H. T. Omonov, R. O. Mirzayev. Umumiy kimyo. Toshkent, «O`qituvchi», 2002.

5. M. M. Abdulxayeva, O`. M. Mardonov. Kimyo. Toshkent, «O`qituvchi», 2002.

6. S. Masharipov, I. Tirkashev. Kimyo. Toshkent, «O`qituvchi», 2002.

7-Ma`ruza.

Mavzu: Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. Elektroliz.

Reja.

1. 
   Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari nazariyasi.
   

2. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining tenglamalarini tuzish.

3. Oksidlanish–qaytarilish reaksiyalarining klassifikatsiyasi.

4. Elektroliz jarayoni va uning qo`llanilishi.

5. Elektrolitlar suvdagi eritmalarining elektrolizi.

Yangi darsning bayoni:

1. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari nazariyasi.

Barcha kimyoviy reaksiyalarni ikki turga bo`lish mumkin. Ularning birinchisiga reaksiyaga kirishayotgan moddalar tarkibidagi atomlarning oksidlanish darajalari o`zgarmaydigan reaksiyalar kiradi, masalan:

H⁺N⁺5O₃^-2 + Na⁺O^-2H⁺ = Na⁺N⁺⁵O₃^-2 + H₂⁺O^-2

Ba⁺²Cl₂^- + K₂⁺S⁺⁶O₄^-2 = Ba⁺²S⁺⁶O₄^-2  + 2K⁺Cl^-

Ikkinchi turga reaksiyaga kirishayotgan moddalar atomlarining oksidlanish darajalari o`zgaradigan reaksiyalar kiradi, masalan:

2K⁺Cl⁺⁵O₃^-2 = 2K⁺Cl^- + 3O₂⁰ ; 2K⁺Br^- + Cl₂⁰ = 2K⁺Cl^- + Br₂⁰

Reaksiyaga kirishayotgan moddalar tarkibidagi atomlarning oksidlanish darajasi o`zgarishi bilan boradigan reaksiyalar oksidlanish–qaytarilish reaksiyalari deyiladi.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari nazariyasining asosiy qoidalari quyidagilardan iborat:

1. 
   Atom, molekula yoki ionning elektron berish jarayoni oksidlanish deyiladi, masalan, Al⁰ – 3e^- = Al⁺³ Fe⁺² – e^- = Fe⁺³
   

H₂⁰ – 2e^- = 2H⁺ 2Cl^- -2e^- = Cl₂⁰

Oksidlanishda oksidlanish darajasi o`zgaradi.

2. 
   Atom, molekula yoki ionning elektronlar biriktirib olish jarayoni qaytarilish deyiladi, masalan,
   

S⁰ + 2e^- = S^-2 Cl₂⁰ + 2e^- = 2Cl^- Fe⁺³ + e^- = Fe⁺²

Qaytarilishda oksidlanish darajasi kamayadi.

3. Elektronlarini beradigan atom, molekula yoki ionlar qaytaruvchilar deyiladi. Reaksiyalar vaqtida ular oksidlanadi. Elektronlarni biriktirib oladigan atom, molekula yoki ionlar oksidlovchilar deyiladi. Reaksiyalar vaqtida ular qaytariladi.

4. Oksidlanish hamma vaqt qaytarilish bilan birga sodir bo`ladi va aksincha,

qaytarilish doimo oksidlanish bilan bog`liq.

Qaytaruvchi – e^- Oksidlovchi Oksidlovchi + e^- Qaytaruvchi

Qaytaruvchi bergan elektronlar soni oksidlovchi biriktirib olgan elektronlar soniga teng.

Eng muhim qaytaruvchilarga–metallar, H₂, ko`mir, CO, H₂S, SO₂, H₂SO₃, HI, HBr, HCl, SnCl₂, FeSO₄, MnSO₄, Cr₂(SO₄)₃, HNO₂, NH₃, N₂H₄, NO, H₃PO₃, aldegidlar, spirtlar, chumoli va oksalat kislotalar, glyukoza, elektrolizda katod kiradi.

Eng muhim oksidlovchilarga galogenlar, KmnO₄, K₂MnO₄, MnO₂, K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄, HNO₃, O₂, O₃, H₂O₂, kons. H₂SO₄, H₂SeO₄, CuO, Ag₂O, PbO₂, Ag⁺, Au⁺³, FeCl₃, zar suvi, kons. HNO₃ va HF larning aralashmasi, elektrolizda anod kiradi.

2. Oksidlanish–qaytarilish reaksiyalarining tenglamalarini tuzish.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining tenglamalarini tuzishning ikki xil usuli - elektronlar balansi usuli bilan yarim reaksiyalar usuli qo`llaniladi.

Elektronlar balansi usuli: Bu usulda boshlang`ich va oxirgi moddalardagi atomlarning oksidlanish darajalari taqqoslanadi, bunda qaytaruvchi bergan elektronlar soni oksidlovchi biriktirib olgan elektronlar soniga teng bo`lishi kerak. Tenglama tuzish uchun reaksiyaga kirishayotgan moddalarning va reaksiya mahsulotlarining formularini bilish kerak. Reaksiya mahsulotlari tajriba yo`li bilan yoki elementlarning ma`lum xossalari asosida aniqlanadi. Masalan, 1-misol.

Cu⁰ + Pd⁺²(NO₃)₂  Cu⁺²(NO₃)₂ + Pd⁰

Cu⁰ – 2e^-  Cu⁺²  2  1

Pd⁺² + 2e^-  Pd⁰ 2 1

Cu + Pd(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + Pd

2-misol. HCl^- + Mn⁺⁴O₂  Cl₂⁰ + Mn⁺²Cl₂ + H₂O

2Cl^-1 – 2e^- = Cl₂ 2 1

Mn⁺⁴ + 2e^- = Mn⁺² 2 1

4HCl + MnO₂ = Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O

3-misol. H₂S^-2 + KMn⁺⁷O₄ + H₂SO₄  S⁰ + Mn⁺²SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

S^-2 – 2e^- = S⁰ 2 5

Mn⁺⁷ + 5e^- = Mn⁺² 5 2

5H₂S + 2KmnO₄ + 3H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Yarim reaksiyalar usuli, ya`ni ion-elektronli usul: Nomidan ko`rinib turibdiki, bu usul oksidlanish jarayoni va qaytarilish jarayoni uchun ionli tenglamalarni tuzish va ularni umumiy tenglama tarzida birlashtirishga asoslangan. Misol uchun, ozroq kislota qo`shilgan KMnO<sub>4</sub> eritmasi orqali H<sub>2</sub>S o`tkazilganda pushti rang yo`qoladi va eritma loyqalanadi.

H₂S  S + 2H⁺ H₂S – 2e^- = S + 2H⁺ oksidlanish jarayoni

MnO₄^-  Mn⁺² MnO₄^- + 8H⁺ = Mn⁺² + 4H₂O

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn⁺² + 4H₂O qaytarilish jarayoni

Reaksiyaning umumiy tenglamasini tuzish uchun oldin berilgan va biriktirib olingan elektronlar sonini tenglashtirib, so`ngra yarim reaksiyalarning tenglamalarini hadma-had qo`shish kerak.

H₂S - 2e^- = S + 2H⁺ │2 │5

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn⁺² + 4H₂O │5 │2

5H₂S + 2MnO₄^- + 16H⁺ = 5S + 10H⁺ + Mn⁺² + 8H₂O

Tenglamaning ikkala qismini 10H⁺ ga qisqartirsak yakuniy tenglama olinadi: 5H₂S + 2MnO₄^- + 6H⁺ = 5S + 2Mn⁺² + 8H₂O

5H₂S + 2MnO₄^- + 6H⁺ = 5S + 2Mn⁺² + 8H₂O

2K⁺ + 3SO₄^-2 = 2K⁺ + 3SO₄^-2

5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

3. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining klassifikatsiyasi.

Odatda oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining uch turi: molekulalararo, ichki molekulyar va disproporsiyalanish reaksiyalari bo`ladi.

Molekulalararo reaksiyalarga oksidlovchi va qaytaruvchi turli moddalarda bo`ladigan reaksiyalar kiradi. Bitta elementning atomlari turli xil oksidlanish darajalarida bo`ladigan har xil moddalar orasidagi reaksiyalarni ham ana shu turga kiritish kerak:

2H₂S^-2 + H₂S⁺⁴O₃ = 3S⁰ + 3H₂O 5HCl^-1 + HCl⁺⁵O₃ = 5Cl₂⁰ + 3H₂O

Ichki molekulyar reaksiyalarga oksidlovchi bilan qaytaruvchi bitta moddaning o`zida bo`ladigan reaksiyalar kiradi. Bu holda oksidlanish darajasi musbatroq bo`lgan atom oksidlanish darajasi kichikroq atomni oksidlaydi. Termik parchalanish reaksiyalari ana shu tur reaksiyalarga kiradi, masalan,

2NaN⁺⁵O₃^-2 = 2NaN⁺³O₂ + O₂⁰ 2KCl⁺⁵O₃^-2 = 2KCl^-1 + 3O₂⁰

Tarkibidagi bitta elementning atomlari turli xil oksidlanish darajalariga ega bo`ladigan moddalarning parchalanishini ham ana shunday reksiyalar qatoriga kiritiladi, masalan,

N^-3H₄N⁺³O₂ = N₂⁰ + 2H₂O N^-3H₄N⁺⁵O₃ = N₂⁺¹O + 2H₂O

Disproporsiyalanish reaksiyasining borishida bitta element atomlarining oksidlanish darajalari bir vaqtning o`zida ortadi ham kamayadi. Bunda boshlang`ich modda hosil qilgan birikmalarning birida atomlarning oksidlanish darajalari yuqori, ikkinchisida esa pastroq bo`ladi. Bunday reaksiyalar molekulasida oraliq oksidlanish darajasiga ega bo`lgan atomlar bor moddalardagina bo`ladi. Masalan, molekulasidagi Mn oraliq oksidlanish darajasi +6 ga ega bo`lgan (+7 bilan +4 orasida) K₂MnO₄ ning o`zgarishini ko`rsatish mumkin. Bu tuzning eritmasi chiroyli to`q yashil tusli (MnO<sub>4</sub><sup>-2</sup> rangi) bo`ladi, lekin eritmaning rangi qo`ng`irga o`zgaradi. Bu MnO<sub>2</sub> cho`kmasi tushishi va MnO₄^-1 ioni hosil bo`lishi tufaylidir. Quyidagicha reaksiya sodir bo`ladi:

3K₂Mn⁺⁶O₄ +2H₂O = 2KMn⁺⁷O₄ + Mn⁺⁴O₂ + 4KOH

Mn⁺⁶ – e^- = Mn⁺⁷ │1│2

Mn⁺⁶ + 2e^- = Mn⁺⁴ │2 | 1

3K₂MnO₄ +2H₂O = 2KMnO₄ + MnO₂ + 4KOH
Quyidagi reaksiyalar ham disproporsiyalanish reaksiyalari qatoriga kiradi:

3HN⁺³O₂ = HN⁺⁵O₃ + 2N⁺²O + H₂O

Cl₂⁰ + H₂O HCl⁺¹O + HCl^-1

4. Elektroliz jarayoni va uning qo`llanilishi.

Elektrolitlarning eritmalari va suyuqlanmalarida har xil ishorali ionlar bo`ladi, ular suyuqlikning barcha zarrachalari kabi tartibsiz harakatda bo`ladi. Agar NaCl ning suyuqlanmasiga (NaCl 801 ⁰C da suyuqlanadi) inert (ko`mir) elektrodlar botirilsa va o`zgarmas elektr toki o`tkazilsa, u holda ionlar elektrodlarga: Na⁺ kationlari-katodga, Cl^- anionlari-anodga tomon harakatlanadi. Na⁺ ionlari katoddan elektronlar oladi va qaytariladi: Na⁺ + e^- = Na

Cl^- ionlari esa elektronlarini anodga berib oksidlanadi: 2Cl^-1 - 2e^- = Cl₂

Agar endi bu ikki elektrod reaksiyalarni hadlab qo`shsak, u holda NaCl elektrolizining umumiy tenglamasini olamiz:

Na⁺ + e^- = Na | 2

2Cl^-1 - 2e^- = Cl₂ | 1

2Na⁺ + 2Cl^-1  2Na + Cl₂ yoki 2NaCl  2Na + Cl₂

Bu reaksiya oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi hisoblanadi: anodda oksidlanish jarayoni, katodda qaytarilish jarayoni sodir bo`ladi.

Elektrolitning suyuqlanmasi yoki eritmasi orqali elektr toki o`tganda elektrodlarda sodir bo`ladigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni elektroliz deyiladi. Elektrolizni o`tkazish uchun elektrodlar elektrolitning suyuqlanmasi yoki eritmasiga botiriladi va ular o`zgarmas tok manbaiga ulanadi. Elektroliz o`tkaziladigan asbob elektrolizyor yoki elektrolitik vanna deyiladi.

Elektroliz ancha keng ko`lamda qo`llaniladi. Metall buyumlarni korroziyalanishdan himoya qilish uchun ularning sirtiga boshqa metallarning–Cr, Ag, Au, Cu, Ni larning yupqa qatlami qoplanadi. Elektrolizdan ko`pchilik metallarni-ishqoriy metallar, ishqoriy-er metallari, alyuminiy, lantanoidlar va boshqalar olish uchun, shuningdek, ba`zi metallarni aralashmalardan tozalash uchun foydalaniladi.

5. Elektrolitlar suvdagi eritmalarining elektrolizi.

Suyuqlantirilgan elektrolitlarning elektrolizi bilan elektrolitlar eritmalarining elektrolizini bir-biridan farqlash lozim. Elektrolitlar eritmalarining elektrolizi jarayonlarida suv molekulalari ham ishtirok etishi mumkin.

Misol uchun NaCl ning suvdagi konsentrlangan eritmasining elektrolizini ko`rib chiqamiz. Bu holda eritmada gidratlangan Na<sup>+</sup> va Cl<sup>-</sup> ionlari, shuningdek, suv molekulalari bo`ladi. Eritma orqali elektr toki o`tganida Na<sup>+</sup> kationlari katodga, Cl<sup>-</sup> anionlari anodga tomon harakatlanadi. Lekin elektrodlarda sodir bo`ladigan reaksiyalar tuz suyuqlanmasida boradigan reaksiyadan tubdan farq qiladi. Masalan, katodda Na⁺ ionlarining o`rniga suv molekulalari qaytariladi:

2H₂O + 2e^- = H₂ + 2OH^-1

Anodda esa Cl^- ionlar oksidlanadi:

2Cl^-1 - 2e^- = Cl₂

2H₂O + 2e^- = H₂ + 2OH^-

2Cl^-1 - 2e^- = Cl₂

2H₂O + 2Cl^-1  H₂ + Cl₂ + 2OH^- yoki 2H₂O + 2NaCl  H₂ + Cl₂ + 2NaOH

Suvdagi eritmalarda katodda qaytarilish jarayoni qanday sodir bo`ladi? Bu savolga standart elektrod potensiallar qatori yordamida javob topish mumkin. Bu erda uch xil hol bo`lishi mumkin:

1. 
   Standart elektrod potensiali vodorodnikidan katta bo`lgan metallarning (Cu<sup>+2</sup> dan Au<sup>+3</sup> gacha) kationlari elektrolizda katodda deyarli to`liq qaytariladi;
   
2. 
   Standart elektrod potensiali vodorodnikidan kichik bo`lgan metallarning (Li<sup>+1</sup> dan Al<sup>+3</sup> gacha) kationlari katodda qaytarilmaydi, ularning o`rniga suv molekulalari qaytariladi;
   
3. 
   Standart elektrod potensiali vodorodnikidan kichik, lekin alyuminiynikidan katta bo`lgan metallarning (Al⁺³ dan H⁺¹ gacha) kationlari elektroliz vaqtida katodda suv molekulalari bilan birga qaytariladi.
   

Anodda sodir bo`ladigan reaksiyalarning xususiyati suv molekulalarining bor-yo`qligiga va anod qanday moddadan yasalganligiga bog`liq. Odatda anodlar erimaydigan va eriydigan anodlarga bo`linadi. Erimaydiganlari ko`mir, grafit, platina va iridiydan, eriydiganlari mis, kumush, rux, nikel va boshqa metallardan yasaladi.

Erimaydigan anodda elektroliz jarayonida anionlar yoki suv molekulalari oksidlanadi. Bunda kislorodsiz kislotalarning anionlari (S^-2, J^-1, Br^-1, Cl^-1)oson oksidlanadi, agar eritma tarkibida kislorodli kislotalarning anionlari (SO₄^-2, NO₃^-1, CO₃^-2, PO₄^-3) bor bo`lsa, u holda anodda bu ionlar emas, balki suv molekulalari oksidlanib, kislorod ajralib chiqadi.

Eriydigan anod elektrolizda oksidlanishga uchraydi, ya`ni tashqi zanjirga elektronlar beradi. Elektronlar berilganda elektrod bilan eritma orasidagi muvozanat siljiydi:

Me Me⁺ⁿ + ne^-

anod eritmaga tashqi zan-

metalli o`tadi jirga ketadi

va anod eriydi.

Takrorlash uchun savollar.

1. Qanday reaksiyalar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari deyiladi?

2. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining tenglamalarini qanday usullar bilan tuzish mumkin.

3. Oksidlanish–qaytarilish reaksiyalari qanday turlarga bo`linadi?

4. Elektroliz jarayoni deganda qanday jarayon tushuniladi.

5. Elektrolitlar suvdagi eritmalarining elektrolizi qanday usullar bilan amalga oshiriladi?

6. Anodlar qanday turlarga bo`linadi?

Mavzuga oid tayanch iboralar.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari, oksidlanish, qaytarilish, oksidlovchilar, qaytaruvchilar, elektron-balans usuli, yarim reaksilar usuli, ion-elektronli usul, molekulalararo oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari, ichki molekulyar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari, disproporsiyalanish reaksiyalari, elektroliz, elektrolizyor, elektrolitik vanna, standart elektrod potensiallar qatori, elektrolitlar elektrolizi, eriydigan anod, erimaydigan anod.

Mavzuga oid adabiyotlar.

1. G. P. Xomchenko. Kimyo. Oliy o`quv yurtlariga kiruvchilar uchun. Toshkent, «O`qituvchi», 2001.

2. K. R. Rasulov va boshqalar. «Umumiy va anorganik kimyo». Toshkent, «O`qituvchi», 1996.

3. G. Ye. Rudzitis, F. G. Feldman. Kimyo. 8-9-sinf darsliklari. Toshkent, «O`qituvchi», 1992.

4. A. G. Muftahov, H. T. Omonov, R. O. Mirzayev. Umumiy kimyo. Toshkent, «O`qituvchi», 2002.

5. M. M. Abdulxayeva, O`. M. Mardonov. Kimyo. Toshkent, «O`qituvchi», 2002.

6. S. Masharipov, I. Tirkashev. Kimyo. Toshkent, «O`qituvchi», 2002.