I. I. Qo`qonboyev, M. A. Yigitaliyeva
Download 0.65 Mb. Pdf ko'rish
|
elektrokimyo asoslariga oid masalalarni yechish usullari
- Bu sahifa navigatsiya:
- O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI XALQ TA’LIMI VAZIRLIGI MUQIMIY NOMIDAGI Q’OQON DAVLAT PEDAGOGIKA INSTITUTI
- Ma’sul muharrir: G’.Ochilov
- KIRISH
- Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari Oksidlanish va qaytarilish jarayonlarining mohiyati
- Elementlarning hosil qilishi mumkin bo`lgan maksimal oksidlanish darajasi qiymati ularning davriy jadvaldagi joylashgan
- Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini toifalanishi
- ya`ni element atomi eng kichik oksidlanish darajasiga ega bo`lsa, faqat qaytaruvchi
- kislotali muhit K SO +
- Ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi xossasi
|
VAZIRLIGI MUQIMIY NOMIDAGI Q’OQON DAVLAT PEDAGOGIKA INSTITUTI
“Ta’lim to’g’risida”gi Qonun, “Kadrlar tayyorlash milliy dasturi” va “Maktab ta’limini rivojlantirish umummilliy dasturi”larining qabul qilinishi, hamda amalga oshirilishi ta’lim sohasidagi islohatlarning davlat siyosati darajasida nazoratga olinganligining nishonasidir. O’quvchilat tassavurini boyitish, o’qitilayotgan mavzularni o’zlashtirilishini qulaylashtirish hozirgi kun ta’limining dolzarb vazifalaridan biridir. Ushbu o’quv-uslubiy qo’llanma maktab kimyo fani o’qituvchilariga oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari va elektroliz mavzularini o’qitishda yordamchi vazifasini o’taydi. Shuningdek qo’llanma maktab, akademik litsey, kasb-hunar kollejlari o’quvchilari va oily o’quv yurtiga o’qishga tayyorganlik ko’rayotgan abiturentlar uchun ham mo’ljallangan. Ma’sul muharrir: G’.Ochilov – kimyo fanlari nomzodi
Taqrizchilar: V.U.Xo’jaev – kimyo fanlari doktori M.YU.Isaqov –kimyo fanlari nomzodi, dotsent Mazkur qo’llanma Qo’qon Davlat pedagogika instituti o’quv- uslubiy Kengashining 2013-yil 27-iyundagi 9-sonli qarori bilan nashr etildi.
Umumiy o`rta ta`lim maktablarining kimyo dasturida oksidlanish, qaytarilish jarayonlari, oksidlanish-qaytarilish reaksiya tenglamalarini tuzish, elektroliz, ularning mohiyati va ahamiyati to`g`risida bilimlar berishni nazarda tutadi, biroq oksidalnish-qaytarilish reaksiyalari haqidagi bilimlar uchun kam vaqt ajratilganligi, hamda elektroliz qonuniyatlari haqida to`xtab o`tilmaganligi uchun elektrolizga oid masalalarni hal qilish o`quvchida anchagina muammolarni vujudga keltiradi. CHunki bu mavzularga oid bo`lgan masalalarni yechish uchun alohida vaqt ko`rsatilmagan. Ushbu holatdan kelib chiqib oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari, uni tuzish va reaksiya tenglamasini tenglashtirish, elektrolizning mohiyati, elektroliz qonunlari haqida o`quvchilar tushunadigan tilda ushbu o`quv- uslubiy qo`llanmani tayyorladik. Ayniqsa kimyo ixtisosligini tanlagan o`quvchilarga qo`shimcha mashg`ulotlar o`tkazish, o`quvchilarni tuman, viloyat va respublika olimpiadalariga, oliy o`quv yurtlariga kirishga tayyorlashda o`qituvchi bunday masalalarni hal qilishda ushbu ko`rsatma foydali bo`ladi deb hisoblaymiz. Ushbu o`quv-uslubiy qo`llanmada mavzuga oid hamma masalalarni yoritib berilgan va kamchiliklardan xoli deb aytib bo`lmaydi. SHuning uchun o`quv-uslubiy qo`llanmani o`qib, u to`g`risida o`z fikrini bildirgan barcha hamkasblarga mualliflar avvaldan minnatdorchilik bildiradilar.
Oksidlanish va qaytarilish jarayonlarining mohiyati Inglizcha redox (reduction-oxidation) oksidlanish-qaytarilish bu bir vaqtda parallel boruvchi kimyoviy reaksiya bo`lib, ta`sirlashuvchi birikma tarkibiga kiruvchi atomlarning oksidlanish darajasi o`zgarishi bilan sodir bo`ladi. Elektronlarning qayta taqsimlanishi qaytaruvchi va oksidlovchi atomlari o`rtasida yuzaga keladi. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari vaqtida qaytaruvchi elektron berib oksidlanadi, oksidlovchi esa elektronlarni qabul qilib, qaytariladi. Barcha oksidlanish – qaytarilish reaksiyalari bir vaqtni o`zida sodir bo`luvchi va bir ikkinchisiga halaqit bermaydigan ikki qarama-qarshi o`zgarish birligidan iborat. Oksidlanish – elektron berish jarayoni bo`lib, oksidlanish darajasi ortadi. Oksidlanadigan modda atomlari elektron donorlar deb nomlanadi, oksidlovchi atomlar esa elektron akseptorlardir. Ba`zi holatlarda boshlang`ich modda molekulalari oksidlanganda beqarorga aylanadi va nisbatan barqaror hamda kichik tarkibiy qismli birikmalarga parchalanadi. Bunda hosil bo`lgan molekulaning tarkibidagi ayrim atomlar boshlang`ich molekuladagi shu element atomlariga nisbatan yuqori oksidlanish darajalariga ega bo`ladi. Oksidlovchi elektronlarni qabul qilib, qaytaruvchi xossasiga ega bo`ladi. Qaytarilish deb-modda atomlari elekrtonlarni biriktirib olish jarayoniga aytiladi, bunda elementning oksidlanish darajasi kamayadi. Masalan, metall oksidlaridan metallarni vodorod, uglerod va boshqa
moddalar yordamida qaytarilishi; organik kislotalarni aldegid va spirtlargacha qaytarilishi; yog`larni gidrogenlanishi va hakozo. Qaytaruvchi elektronlarini berib oksidlovchi xossasiga ega bo`ladi. Bog`lanmagan erkin elektron kuchli qaytaruvchi hisoblanadi. Oksidlovchi va uning qaytarilgan shakli yoki qaytaruvchi va uning oksidlangan shakli o`zaro bir biriga bog`liq ravishda oksidlovchi – qaytaruvchi juftini yuzaga keltiradi. Ularning o`zaro ta`sirlashuvi esa oksidlanish – qaytarilish yarim reaksiyalari hisoblanadi. Barcha oksidlanish – qaytarilish reaksiyalarida ikkita o`zaro bog`langan oksidlovchi – qaytaruvchi jufti ishtirok etadi. Ular o`rtasida elektron uchun raqobat yuzaga keladi, buning natijasida ikkita yarim reaksiya sodir bo`ladi: ulardan biri qaytarilish- elektron qabul qilish bilan bog`liq bo`lsa, boshqasi esa elektron berish oksidlanish bilan boradi. Oksidlanish darajasi deb birikmadagi element atomining kimyoviy bog`lanish hosil qilishda bergan yoki qabul qilib olgan elektronlar soniga aytiladi. Elektron bergan element atomi doimo musbat, qabul qilib olgan element atomi esa doimo manfiy oksidlanish darajali qiymatga ega bo`ladi. Oksidlanish darajasini aniqlashda quyidagi qoidalardan foydalaniladi: Oddiy moddalar oksidlanish darajasi doimo nolga teng bo`ladi. M: H
, P
, Fe, C, Au, Cu; Molekula tarkibidagi element atomlarning musbat va manfiy oksidlanish darajalarining algebraik yig`indisi doimo nolga teng bo`ladi;
Ishqoriy metallar (E + ), II gurux bosh va qo`shimcha gurux metallari (E + ), ftor (F – ) birikmalarda o`zgarmas oksidlanish darajasiga ega; Ftor-elektromanfiyligi eng katta bo`lgan element. SHu sababli u barcha birikmalarda - oksidlanish darajasini namayon qiladi. Vodorod gidridlardan (NaH - , CaH
- ) boshqa birikmalarda oksidlanish darajasini namoyon qiladi; Kislorod peroksidlar (– O - – O
- –) va ftor oksididan (F
O
) boshqa birikmalarda doimo - oksidlanish darajasini namoyon qiladi. Kislorodga nisbatan element atomlarining oksidlanish darajasini aniqlashda davriy jadval ostidagi emperik formulalardan foydalanish qulay. (R
O,R
O, R
O , R
O
, R
O
, R O
, R
O
, R O
). Elementlarning hosil qilishi mumkin bo`lgan maksimal oksidlanish darajasi qiymati ularning davriy jadvaldagi joylashgan o`rniga bog`liq bo`ladi. Ya`ni element joylashgan guruh nomeriga mos keladi. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari deb - oksidlanish darajasi o`zgarishi bilan boradigan reaksiyalarga aytiladi. Elektronlarini berishi natijasida element atomining oksidlanish darajasi ortadi va bu jarayon oksidlanish deb nomlanadi. Elektronlarini qabul qilib olish natijasida element atomining oksidlanish darajasi kamayadi va bu jarayon qaytarilish deb nomlanadi. Demak qaytaruvchi elektron beradi, o`zi oksidlanadi (oksidlanish jarayoni). Oksidlovchi elektron qabul qilib oladi, o`zi qaytariladi (qaytarilish jarayoni). Har ikki jarayon bir vaqtning o`zida sodir bo`ladi. SHu sababli berilgan umumiy elektronlar soni doimo qabul qilib olingan umumiy elektronlar soniga teng bo`ladi.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini molekuladagi oksidlovchi va qaytaruvchining joylashuviga ko`ra quyidagicha sinflanadi: a) Molekulalararo oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. Qaytaruvchi va oksidlovchi boshqa – boshqa molekulalar tarkibida bo`ladigan reaksiyalarga aytiladi; 6FeSO
+K
Cr
O H
SO
→ Fe
(SO )
+K
SO +Cr
(SO
)
+ H
O Bu reaksiyada temirning oksidlanish darajasi ortadi, u qaytaruvchi, xromning esa oksidlanish darajasi kamayadi, u oksidlovchi vazifasini bajaradi. b) Ichki molekulyar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. Qaytaruvchi ham, oksidlovchi ham bitta molekula tarkibida bo`ladigan reaksiyalarga aytiladi; NaNO
→ NaNO
+O
↑ Bunda azotning oksidlanish darajasi kamayyapdi, demak u oksidlovchi. Kislorodning oksidlanish darajasi ortayapdi, demak u qaytaruvchi vazifasini o`tayapdi. c) Disproporsiyalanish oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. Bir element atomi bir reaksiyaning o`zida ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vazifasini bajaradigan reaksiyalarga aytiladi; Cl
+ KOH→KClO
+ KCl+ H
O
Bu reaksiyada faqat xlorning oksidlanish darajasigina o`zgaradi. Reaksiya natijasida uning oksidlanish darajasi ham ortadi, ham kamayadi. Demak xlor bir vaqtning o`zida ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vazifasini o`taydi.
d) Sinproporsiyalanish oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. Modda tarkibidagi bir xil element atomi ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vazifasini bajaradigan reaksiyalarga aytiladi; NH
N
O+2H
O yoki NH NO
N
+ 2H O
Bu reaksiyalarda faqat azotning oksidlanish darajasigina o`zgaradi. Reaksiya natijasida uning oksidlanish darajasi ham ortadi, ham kamayadi. Demak azot bir vaqtning o`zida ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vazifasini o`taydi. Disproporsiyalanish reaksiyalari bilan sinproporsiyalanish reaksiyalarida elektronlarning ko`chishi bir–biriga qarama–qarshi jarayon hisoblanadi. Oksidlanish darajasini o`zgarishi bilan moddalarning oksidlovchilik va qaytaruvchilik xossalari ham o`zgarib boradi, ya`ni element atomi eng kichik oksidlanish darajasiga ega bo`lsa, faqat qaytaruvchi xossasini, agar element atomi eng yuqori oksidlanish darajasiga ega bo`lsa, faqat oksidlovchi xossasini, oraliq oksidlanish darajalariga ega bo`lganda ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi xossasini namoyon qiladi. M: Cr
+ va Cr +
qaytaruvchi xossali; Cr +
Ba`zi oksidlovchi va qaytaruvchilarni umumiy tavsifini ko`rib chiqaylik. Oksidlovchilar: Oksidlovchilik xossasi erkin holdagi tipik metallmas moddalar uchun tavsifli. Galogenlar oksidlovchi sifatida qatnashib - oksidlanish
darajasini namoyon qiladi. Oksidlovchilik xossasi ftordan yodga tomon kamayib boradi. Kislorod - holatgacha qaytariladi (H
O, OH - ).
Kuchli oksidlovchilik xossasiga ―podshox arog`i‖ – bir hajm nitrat kislota va uch hajm xlorid kislota aralashmasi ega. HNO
O Hosil bo`lgan nitrozil xlorid atomar xlorga va azot (II) – oksidga parchalanadi: NOCl=NO + Cl Podshox arog`i eritmada hosil bo`ladigan atomar xlor hisobiga kuchli oksidlovchi xossasini namoyon qiladi. Podshox arog`ida hatto qimmatbaho metallar – oltin va platina ham oksidlanadi. Yana bir kuchli oksidlovchi – kaliy permanganat hisoblanadi. U organik moddalarni oksidlash va hatto uglerod zanjirini uzish qobiliyatiga ega: С
H
-CH -CH
[O] → C
H
COOH + CO
+2H O C H
[O] → HOOC-(CH
) -COOH
Oksidlovchining kuchi suvli suyultirilgan eritmalatda boradigan reaksiyalarda standart elektrod potensiali orqali namoyon bo`lishi mumkin: potensial qanchalik yuqori bo`lsa oksidlovchi xossasi shuncha kuchli bo`ladi. Shartli ravishda ―eng kuchli oksidlovchi‖larga molekulyar ftorning oksidlovchilik xossasidan kuchli oksidlovchilikni namoyon qiladigan moddalar kiritiladi. Bularga geksaftorid platina, dioksiftorid, kripton diftorid, kaliy geksaftornikelat (IV) misol bo`la oladi. Sanab o`tilgan bu moddalar xona haroratida ftor (bosim va qizdirish talab etiladi) va hech bir kislorod tutuvchi oksid oksidlay olmaydigan inert gaz ksenonni oksidlay oladi.
Kuchli oksidlovchilarga kislorod tutuvchi konsentrlangan kislotalar H
SO ,HNO
,HClO va ularning tuzlari KMnO
,K
Cr
O kiradi.
Oksidlovchilardan KMnO
jarayon borayotgan muhitga ko`ra oksidlovchilik xossasini turlicha namoyon qiladi: K
SO
+ KMnO + 3H
SO
5K
SO + 2MnSO
+ K
SO
+ H
O; kislotali muhit K
SO + KMnO
+ H O K
SO
+ MnO
+ KOH; neytral muhit K
SO + KMnO
+ KOH K SO
+ K
MnO + H
O;
ishqoriy muhit Konsentrlangan sulfat
kislota oksidlovchilik xossasini
oksidlanish jarajasiga ega bo`lgan oltingugurt hisobiga namoyon qiladi. U reaksiyalarda +4 (SO
), 0 (S) va -2 (H S) oksidlanish darajasigacha qaytarilishi mumkin. Hosil bo`ladigan mahsulot tarkibi qaytaruvchining aktivligiga, reaksiyaga kirishuvchi oksidlovchi va qaytaruvchilarning stexeometrik nisbatlariga bog`liq bo`ladi 1 .
oksidlovchilik xossasini namoyon qiladi. HNO
ning oksidlovchilik xossasi uning konsentrasiyasi ortishi bilan ortib boradi. HNO
qaytarilish jarayoni mahsulotlarining tarkibi qaytaruvchining aktivligiga va kislotaning konsentrasiyasiga bog`liq bo`ladi. Konsentrlangan nitrat kislota ko`pgina elementlarni yuqori oksidlanish darajasigacha oksidlaydi. Konsentrallangan kislota kam aktiv metallar va metallmaslar bilan ta`sirlashish natijasida azot +4 (NO
) gacha qaytariladi. Kislota 1
SO tarkibidagi S qaytaruvchi ta`sirida S , S va S - gacha qaytarilishi mumkin
suyultirilganda kam aktiv metallar bilan ta`sirlashib +2 (NO) gacha, aktiv metallar bilan esa +1 (N
O) yoki erkin azotgacha (N ) qaytariladi. Juda suyultirilgan kislota aktiv metallar ta`sirida ammiak yoki ammoniy nitratgacha qaytariladi. Ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi xossasi: 1)
Yod erkin holatda oksidlovchilik xossasiga ega bo`lsada, kuchli oksidlovchilar ta`sirida qaytaruvchi xossasini ham namoyon qila oladi: J
+6H
O2HJO
+10HCl
Bundan tashqari ishqoriy muhitda barcha galogenlar (ftordan tashqari) disproporsiyalanish xossasiga ega: Cl
O 3Cl +6KOHKClO
+5KCl+3H
O 2) Vodorod peroksiddagi -1 oksidlanish darajasiga ega bo`lgan kislorod qaytaruvchilar ishtirokida -2 (H
O) oksidlanish darajasigacha qaytarilsa, oksidlovchilar ta`sirida erkin kislorodgacha oksidlanadi: 5H
O
+J 2HJO
+4H
O
(H O -oksidlovchi) 3H
O
KMnO 2MnO
+2KOH+3O
+2H
O (H O -qaytaruvchi) Qaytaruvchilar: 1) Elementar qaytaruvchilarga tipik metallar (ishqoriy va ishqoriy- yer metallari, rux, temir va boshqalar), shuningdek vodorod, uglerod (ko`mir yoki koks holida), fosfor va kremniy kiradi. Uglerod odatda CO yoki CO
gacha, fosfor kuchli oksidlovchilar ta`sirida H PO
gacha oksidlanadi. 2) Kislorodsiz kislotalar (HCl, HBr, HJ, H
S) va ularning tuzlari odatda elementar moddagacha oksidlanadi. Qaytaruvchilik xossasi Cl -
dan J - gacha bo`lgan qatorda ortib boradi.
3) Quyi oksidlanish darajasiga ega bo`lgan metall ionlari (Sn , Fe , Cu
+ , Hg
) oksidlovchilar ta`sirlashganda oksidlanish darajasini orttirish xususiyatiga ega. Oksidlovchi – kimyoviy reaksiya vaqtida elektronlarni biriktirib oluvchi modda tarkibidagi atom yoki ionlar, boshqa so`z bilan aytganda oksidlovchi- elektron akseptor hisoblanadi. Oksidlanish jarayonining suyuq yoki gaz fazasida, qattiq modda sirtida borishiga bog`liq ravishda oksidlovchi sifatida turli tuman moddalardan foydalanish mumkin. Elektrokimyoviy oksidlanish amalda anodda har qanday moddaning eritmadagi yoki suyuqlanmasidagi oksidlanishiga yordam beradi. Eng kuchli anorganik oksidlovchi elementar ftor bo`lib, u ftoridlar suyuqlanmasidan elektroliz yo`li bilan olinadi. Quyidagi jadvalda amaliyotda keng qo`llaniladigan oksidlovchilar va
qaytarilish mahsulotlari keltirilgan. Download 0.65 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|