ปฏิกิริยารีดอกซ์ 9. ปฏิกิริยารีดอกซ์

บทเรียนในชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 ในหัวข้อ:

“ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น-รีดิวซ์ (ORR)”

ทีดีซี

การให้ความรู้: สร้างเงื่อนไขในการส่งเสริมกิจกรรมและความเป็นอิสระเมื่อศึกษาหัวข้อนี้ตลอดจนความสามารถในการทำงานเป็นกลุ่มและความสามารถในการฟังเพื่อนร่วมชั้น

พัฒนาการ: พัฒนาความคิดเชิงตรรกะ ทักษะในการสังเกต วิเคราะห์ และเปรียบเทียบ ค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล สรุปผล ทำงานกับอัลกอริธึม และพัฒนาความสนใจในหัวข้อต่อไป

เกี่ยวกับการศึกษา:

1. รวมแนวคิดของ "สถานะออกซิเดชัน" กระบวนการ "ออกซิเดชัน" "การลดลง";
2. รวบรวมทักษะในการจัดทำสมการปฏิกิริยารีดอกซ์โดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์
3. สอนให้ทำนายผลคูณของปฏิกิริยารีดอกซ์

ระหว่างชั้นเรียน:

1. เวลาจัดงาน.
2. อัพเดทความรู้.

1. คุณรู้กฎอะไรในการกำหนดระดับอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี? (สไลด์ 1)
2. ทำงานให้เสร็จ (สไลด์ 2)
3. ทำการทดสอบตัวเองให้เสร็จสิ้น (สไลด์ 3)

1. การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

1. ทำงานให้เสร็จ (สไลด์ 4)

พิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์ในระหว่างการเปลี่ยนต่อไปนี้:

ก) H 2 S → SO 2 → SO 3

B) SO 2 → H 2 SO 3 → นา 2 SO 3

ข้อสรุปอะไรที่สามารถสรุปได้หลังจากเสร็จสิ้นสายโซ่พันธุกรรมที่สองแล้ว?

ปฏิกิริยาเคมีสามารถจำแนกได้เป็นกลุ่มใดตามการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี

1. มาตรวจสอบกัน (สไลด์ 5)

1. เราสรุป: ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาจะแตกต่าง - เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงใน CO และไม่มีการเปลี่ยนแปลงใน CO

1. เรามากำหนดหัวข้อของบทเรียนกันดีกว่าปฏิกิริยารีดอกซ์ (ORR)

1. เราเขียนคำจำกัดความ

โอวีอาร์ – ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอม

ที่ประกอบด้วยสารตั้งต้น

1. ลองคิดดูสิ - อะไรคือลักษณะเฉพาะของกระบวนการออกซิเดชั่นและการลดลงขององค์ประกอบในระหว่างการก่อตัวของพันธะไอออนิกโดยใช้ตัวอย่างของโมเลกุลโซเดียมฟลูออไรด์?

ดูแผนภาพอย่างละเอียดแล้วตอบคำถาม:

1. สิ่งที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับความสมบูรณ์ของระดับภายนอกของอะตอมฟลูออรีนและโซเดียม?

1. อะตอมใดยอมรับได้ง่ายกว่า และอะตอมใดยอมเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าเพื่อให้ระดับชั้นนอกสมบูรณ์

1. คุณจะกำหนดคำจำกัดความของออกซิเดชันและการรีดักชันได้อย่างไร

เป็นการง่ายกว่าสำหรับอะตอมโซเดียมที่จะสละอิเล็กตรอนหนึ่งตัวก่อนที่จะถึงระดับภายนอกของมัน (แทนที่จะยอมรับ 7 ē ถึงแปด กล่าวคือ จนกว่าจะเสร็จสิ้น), ดังนั้น จึงบริจาควาเลนซ์อิเล็กตรอนให้กับอะตอมฟลูออรีน และช่วยให้มันสมบูรณ์ระดับภายนอก ในขณะที่มันเป็นสารรีดิวซ์ จะออกซิไดซ์และเพิ่ม CO2 อะตอมฟลูออรีนซึ่งเป็นธาตุที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่าจะง่ายกว่าที่จะรับอิเล็กตรอน 1 ตัวเพื่อทำให้ระดับภายนอกสมบูรณ์ โดยจะใช้อิเล็กตรอนจากโซเดียมในขณะที่ถูกรีดิวซ์ ทำให้ CO ของมันลดลงและกลายเป็นตัวออกซิไดซ์

“Oxidizer เป็นตัวร้ายที่ฉาวโฉ่

เหมือนโจรสลัด โจร ผู้รุกราน บาร์มาลีย์

ดึงอิเล็กตรอนออกไป - และตกลง!

ได้รับความเสียหายผู้ซ่อมแซม

อุทาน:“ ฉันอยู่นี่ ช่วยด้วย!

เอาอิเล็กตรอนของฉันคืนมา!”

แต่ไม่มีใครช่วยเหลือและทำลาย

ไม่คืนเงิน...”

1. การเขียนคำจำกัดความ

เรียกว่ากระบวนการปล่อยอิเล็กตรอนโดยอะตอมออกซิเดชัน.

อะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนและเพิ่มสถานะออกซิเดชันของมันจะถูกออกซิไดซ์และถูกเรียกว่าสารรีดิวซ์

เรียกว่ากระบวนการของอะตอมที่รับอิเล็กตรอนการบูรณะ

อะตอมที่รับอิเล็กตรอนและลดสถานะออกซิเดชันจะลดลงและถูกเรียกว่าออกซิไดซ์.

1. ช่วงค่าสัมประสิทธิ์ใน OVR โดยใช้วิธีสมดุลแบบอิเล็กทรอนิกส์

ปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดสามารถทำให้เท่ากันได้โดยเพียงแค่เลือกค่าสัมประสิทธิ์

แต่บางครั้งภาวะแทรกซ้อนก็เกิดขึ้นในสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ ในการตั้งค่าสัมประสิทธิ์ จะใช้วิธีการสมดุลแบบอิเล็กทรอนิกส์

ฉันขอแนะนำให้คุณดูแอนิเมชั่น

ศึกษาอัลกอริทึมในการรวบรวมสมการ OVR โดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ (ภาคผนวก 1)

1. การรวมบัญชี

จัดเรียงสัมประสิทธิ์ใน UHR

อัล 2 O 3 +H 2 =H 2 O+Al โดยวิธีสมดุลอิเล็กทรอนิกส์ ระบุกระบวนการออกซิเดชัน (รีดิวซ์) สารออกซิไดซ์ (รีดิวซ์) ทำการทดสอบตัวเอง

1. การสะท้อน

ตอบคำถามในตาราง “คำถามสำหรับนักเรียน” (ภาคผนวก 2)

1. สรุปบทเรียน. ดีแซด

1. การให้คะแนนความคิดเห็น
2. การบ้าน: ทำการทดสอบตัวเองให้เสร็จสิ้น (ภาคผนวก 3)

ดูตัวอย่าง:

หากต้องการใช้ตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชี Google และเข้าสู่ระบบ: https://accounts.google.com

คำอธิบายสไลด์:

ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์ (ORR)

กฎสำหรับการคำนวณสถานะออกซิเดชัน (CO) ขององค์ประกอบ:

กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีโดยใช้สูตรของสารประกอบ: H 2 S, O 2, NH 3, HNO 3, Fe, K 2 Cr 2 O 7 ทำงานให้เสร็จ

1 -2 0 -3 +1 +1 +5 -2 H 2 S O 2 NH 3 HNO 3 0 +1 +7 -2 Fe K 2 Cr 2 O 7 ดำเนินการทดสอบตัวเอง

ตรวจสอบว่าเกิดอะไรขึ้นกับสถานะออกซิเดชันของกำมะถันในช่วงการเปลี่ยนภาพต่อไปนี้: A) H 2 S → SO 2 → SO 3 B) SO 2 → H 2 SO 3 → Na 2 SO 3 ข้อสรุปใดที่สามารถสรุปได้หลังจากเสร็จสิ้นสายโซ่พันธุกรรมที่สอง ? ปฏิกิริยาเคมีสามารถจำแนกได้เป็นกลุ่มใดตามการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี ทำงานให้เสร็จ

A) H 2 S -2 → S +4 O 2 → S +6 O 3 B) S +4 O 2 → H 2 S +4 O 3 → Na 2 S +4 O 3 ในสายโซ่แรกของการเปลี่ยนแปลงกำมะถัน เพิ่ม CO จาก (-2) เป็น (+6) ในสายโซ่ที่สอง สถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไม่เปลี่ยนแปลง กำลังตรวจสอบ

ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน (ORR) คือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่ประกอบเป็นปฏิกิริยา มาเขียนคำจำกัดความกัน

การก่อตัวของพันธะไอออนิกโดยใช้ตัวอย่างโมเลกุลโซเดียมฟลูออไรด์

สิ่งที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับความสมบูรณ์ของระดับภายนอกของอะตอมฟลูออรีนและโซเดียม? อะตอมใดยอมรับได้ง่ายกว่า และอะตอมใดยอมเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าเพื่อให้ระดับชั้นนอกสมบูรณ์ คุณจะกำหนดคำจำกัดความของออกซิเดชันและการรีดักชันได้อย่างไร ตอบคำถาม

ออกซิเดชันเป็นกระบวนการของการให้อิเล็กตรอนโดยอะตอม สารออกซิไดซ์คืออะตอมที่รับอิเล็กตรอนและลดสถานะออกซิเดชันระหว่างการทำปฏิกิริยาและลดลง สารรีดิวซ์คืออะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนและเพิ่มสถานะออกซิเดชันของมัน และจะถูกออกซิไดซ์ระหว่างปฏิกิริยา การรีดิวซ์เป็นกระบวนการของอะตอมที่รับอิเล็กตรอน มาเขียนคำจำกัดความกันดีกว่า

1. ดูภาพเคลื่อนไหว 2. ศึกษาอัลกอริทึมในการรวบรวมสมการ OVR โดยใช้วิธีสมดุลอิเล็กทรอนิกส์ (ในโฟลเดอร์) ช่วงค่าสัมประสิทธิ์ใน OVR โดยใช้วิธีสมดุลแบบอิเล็กทรอนิกส์

จัดเรียงสัมประสิทธิ์ใน UHR Al 2 O 3 + H 2 = H 2 O + Al โดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ระบุกระบวนการออกซิเดชัน (การลดลง) สารออกซิไดซ์ (ตัวรีดิวซ์) ทำการทดสอบตัวเอง การรวมบัญชี

ตอบคำถามในตาราง “คำถามสำหรับนักเรียน” การสะท้อน

ดูตัวอย่าง:

ภาคผนวก 2

คำถามสำหรับนักเรียน

วันที่_____ชั้นเรียน_____________________

พยายามจำสิ่งที่คุณได้ยินในชั้นเรียนให้แน่ชัดและตอบคำถามที่ถาม:

ดูตัวอย่าง:

ภาคผนวก 3

ทดสอบในหัวข้อ “ปฏิกิริยารีดอกซ์”

ส่วน "A" - เลือกหนึ่งตัวเลือกคำตอบจากส่วนที่เสนอ

1. เรียกว่าปฏิกิริยารีดอกซ์

A) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่ประกอบเป็นสารที่ทำปฏิกิริยา

B) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นโดยไม่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่ประกอบเป็นสารที่ทำปฏิกิริยา

B) ปฏิกิริยาระหว่างสารเชิงซ้อนที่แลกเปลี่ยนองค์ประกอบ

2. สารออกซิไดซ์คือ...

ก) อะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนและลดสถานะออกซิเดชันลง

B) อะตอมที่รับอิเล็กตรอนและลดสถานะออกซิเดชันลง

B) อะตอมที่รับอิเล็กตรอนและเพิ่มสถานะออกซิเดชัน

D) อะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนและเพิ่มสถานะออกซิเดชัน

3. กระบวนการกู้คืนเป็นกระบวนการ...

A) การหดตัวของอิเล็กตรอน

B) การยอมรับอิเล็กตรอน

B) การเพิ่มสถานะออกซิเดชันของอะตอม

4. สารนี้เป็นเพียงตัวออกซิไดซ์เท่านั้น

ก) H 2 ส; B) H 2 SO 4; B) นา 2 SO 3; ง) ดังนั้น 2

5. สารนี้เป็นเพียงสารรีดิวซ์เท่านั้น

ก) NH 3; ข) เอชเอ็นโอ 3; ข) หมายเลข 2; ง) HNO2

ส่วน "B" - การแข่งขัน(เช่น A – 2)

1. จับคู่ครึ่งปฏิกิริยากับชื่อของกระบวนการ

2. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับประเภทของมัน

3. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างอะตอมฟอสฟอรัสในสูตรของสารและคุณสมบัติรีดอกซ์ที่สามารถแสดงได้

ส่วน "C" - แก้ปัญหา

จากปฏิกิริยาที่เสนอ ให้เลือกเฉพาะ ORR กำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอม ระบุตัวออกซิไดซ์ ตัวรีดิวซ์ กระบวนการออกซิเดชันและรีดักชัน จัดเรียงสัมประสิทธิ์โดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

เฟ(OH) 3 = เฟ 2 O 3 +เอช 2 โอ

นา + H 2 SO 4 = นา 2 SO 4 + H 2

ปฏิกิริยาระหว่างที่องค์ประกอบที่ประกอบเป็นสารทำปฏิกิริยาเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันเรียกว่า oxidation-reduction (ORR)

สถานะออกซิเดชันเพื่ออธิบายลักษณะของธาตุในสารประกอบ จึงได้นำแนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันมาใช้ สถานะออกซิเดชัน (s.o.) เป็นประจุแบบมีเงื่อนไขที่กำหนดให้กับอะตอมภายใต้สมมติฐานว่าพันธะทั้งหมดในโมเลกุลหรือไอออนนั้นมีขั้วอย่างมากสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบภายในโมเลกุลของสารหรือไอออนถูกกำหนดให้เป็นจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกแทนที่จากอะตอมขององค์ประกอบที่กำหนด (สถานะออกซิเดชันเชิงบวก) หรือไปยังอะตอมขององค์ประกอบที่กำหนด (สถานะออกซิเดชันเชิงลบ) ในการคำนวณสถานะออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ ควรดำเนินการตามข้อกำหนด (กฎ) ต่อไปนี้:

1. สถานะออกซิเดชันของธาตุในสารเชิงเดี่ยว ในโลหะในสถานะธาตุ ในสารประกอบที่ไม่มีพันธะแบบมีขั้วจะเท่ากับศูนย์ ตัวอย่างของสารประกอบดังกล่าว ได้แก่ N 2 0, H 2 0, Cl 2 0, I 2 0, Mg 0, Fe 0 เป็นต้น

2. ในสารเชิงซ้อน องค์ประกอบที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงจะมีสถานะออกซิเดชันเป็นลบ

เนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของพันธะเคมี อิเล็กตรอนจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมขององค์ประกอบที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า อะตอมหลังจะมีสถานะออกซิเดชันเชิงลบในสารประกอบ

O -2 ซล O -2 N + องค์ประกอบ EO

ในบางกรณี สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในเชิงตัวเลขเกิดขึ้นพร้อมกันกับเวเลนซ์ (B) ขององค์ประกอบในสารประกอบที่กำหนด ดังเช่น ใน HClO 4

ตัวอย่างด้านล่างแสดงให้เห็นว่าสถานะออกซิเดชันและเวเลนซ์ขององค์ประกอบอาจแตกต่างกันในเชิงตัวเลข:

ยังไม่มีข้อความ ≡ ยังไม่มีข้อความ В (N)=3; ดังนั้น(N)=0

เอช + ค -2 โอ -2 เอช +

EO (C) = 2.5 V(C) = 4 so(C) = -2

EO (O) = 3.5 V (O) = 2 so (O) = -2

EO (N) = 2.1 V(N) = 1 so(N) = +1

3. มีสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่า ต่ำกว่า และระดับกลาง

สถานะออกซิเดชันสูงสุด– นี่คือค่าบวกที่ยิ่งใหญ่ที่สุด สถานะออกซิเดชันสูงสุดมักจะเท่ากับหมายเลขหมู่ (N) ของตารางธาตุที่พบธาตุนั้น ตัวอย่างเช่น สำหรับองค์ประกอบของคาบ III จะเท่ากับ: Na +2, Mg +2, AI +3, Si +4, P +5, S +6, CI +7 ข้อยกเว้นคือฟลูออรีน ออกซิเจน ฮีเลียม นีออน อาร์กอน รวมถึงองค์ประกอบของกลุ่มย่อยโคบอลต์และนิกเกิล: สถานะออกซิเดชันสูงสุดจะแสดงด้วยตัวเลขที่มีค่าต่ำกว่าจำนวนของกลุ่มที่พวกมันอยู่ ในทางกลับกัน องค์ประกอบของกลุ่มย่อยทองแดงมีสถานะออกซิเดชันสูงสุดที่มากกว่าหนึ่ง แม้ว่าจะอยู่ในกลุ่ม I ก็ตาม

ระดับต่ำสุดออกซิเดชันถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่หายไปจากสถานะเสถียรของอะตอม ns 2 nр 6 สถานะออกซิเดชันต่ำสุดสำหรับอโลหะคือ (N-8) โดยที่ N คือหมายเลขของกลุ่มในตารางธาตุที่มีองค์ประกอบอยู่ ตัวอย่างเช่นสำหรับอโลหะในช่วง III จะเท่ากับ: Si -4, P -3, S -2, CI ˉ สถานะออกซิเดชันต่ำสุดสำหรับโลหะคือค่าบวกที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น แมงกานีสมีสถานะออกซิเดชันดังต่อไปนี้: Mn +2, Mn +4, Mn +6, Mn +7; do=+2 คือสถานะออกซิเดชันต่ำสุดสำหรับแมงกานีส

สถานะออกซิเดชันอื่นๆ ที่เกิดขึ้นขององค์ประกอบเรียกว่าระดับกลาง ตัวอย่างเช่น สำหรับซัลเฟอร์ สถานะออกซิเดชันของ +4 จะอยู่ตรงกลาง

4. องค์ประกอบจำนวนหนึ่งแสดงสถานะออกซิเดชันคงที่ในสารประกอบเชิงซ้อน:

ก) โลหะอัลคาไล – (+1);

b) โลหะของกลุ่มที่สองของทั้งสองกลุ่มย่อย (ยกเว้น Hg) – (+2) ปรอทสามารถแสดงสถานะออกซิเดชัน (+1) และ (+2);

c) โลหะของกลุ่มที่สาม ซึ่งเป็นกลุ่มย่อยหลัก – (+3) ยกเว้น Tl ซึ่งสามารถแสดงสถานะออกซิเดชัน (+1) และ (+3)

e) H + ยกเว้นโลหะไฮไดรด์ (NaH, CaH 2 ฯลฯ ) โดยที่สถานะออกซิเดชันคือ (-1)

f) O -2 ยกเว้นเปอร์ออกไซด์ขององค์ประกอบ (H 2 O 2, CaO 2 ฯลฯ ) โดยที่สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนคือ (-1) ซูเปอร์ออกไซด์ขององค์ประกอบ

(KO 2, NaO 2 เป็นต้น) ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันคือ – ½ ฟลูออไรด์

ออกซิเจน ОF 2

5. องค์ประกอบส่วนใหญ่สามารถแสดงระดับการเกิดออกซิเดชันที่แตกต่างกันในสารประกอบได้ เมื่อพิจารณาสถานะออกซิเดชันจะใช้กฎตามที่ ผลรวมของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเท่ากับศูนย์และในไอออนเชิงซ้อน - ประจุของไอออนเหล่านี้

ตัวอย่างเช่น ลองคำนวณสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัสในกรดออร์โธฟอสฟอริก H 3 PO 4 ผลรวมของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดในสารประกอบจะต้องเท่ากับศูนย์ ดังนั้นเราจึงแสดงสถานะออกซิเดชันของฟอสฟอรัสด้วย X และนำสถานะออกซิเดชันที่ทราบของไฮโดรเจน (+1) และออกซิเจน (-2) ไปคูณด้วยจำนวนอะตอมของพวกมัน ในสารประกอบ เราสร้างสมการ: (+1)* 3+X+(-2)*4 = 0 โดยที่ X = +5

ลองคำนวณสถานะออกซิเดชันของโครเมียมในไดโครเมตไอออน (Cr 2 O 7) 2-

ผลรวมของสถานะออกซิเดชันทั้งหมดในไอออนเชิงซ้อนจะต้องเท่ากับ (-2) ดังนั้น ลองแสดงสถานะออกซิเดชันของโครเมียมด้วย X และสร้างสมการ 2X + (-2)*7 = -2 โดยที่ X = + 6.

แนวคิดเรื่องสถานะออกซิเดชันสำหรับสารประกอบส่วนใหญ่นั้นมีเงื่อนไขเพราะว่า ไม่ได้สะท้อนถึงประจุที่มีประสิทธิผลที่แท้จริงของอะตอม ในสารประกอบไอออนิกอย่างง่ายสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบจะเท่ากับประจุไฟฟ้าเนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้จะมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากที่หนึ่งเกือบทั้งหมด

1 -1 +2 -1 +3 -1

อะตอมไปยังอีกอะตอมหนึ่ง: NaI, MgCI 2, AIF 3 สำหรับสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์มีขั้ว ประจุที่มีประสิทธิผลจริงจะน้อยกว่าเลขออกซิเดชัน แต่แนวคิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาเคมี

บทบัญญัติหลักของทฤษฎี OVR:

1. ออกซิเดชันเป็นกระบวนการให้อิเล็กตรอนโดยอะตอม โมเลกุล หรือไอออน อนุภาคที่บริจาคอิเล็กตรอนเรียกว่า สารรีดิวซ์;ในระหว่างปฏิกิริยาพวกมันจะถูกออกซิไดซ์ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่น ในกรณีนี้ องค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกับการเกิดออกซิเดชันจะเพิ่มสถานะออกซิเดชัน ตัวอย่างเช่น:

เอไอ – 3e -  เอไอ 3+

ช 2 – 2e -  2H +

เฟ 2+ - อี -  เฟ 3+

2. การกู้คืนเป็นกระบวนการเติมอิเล็กตรอนให้กับอะตอม โมเลกุล หรือไอออน อนุภาคที่ได้รับอิเล็กตรอนเรียกว่า ตัวออกซิไดซ์;ในระหว่างปฏิกิริยาพวกมันจะถูกรีดิวซ์เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์รีดิวซ์ ในกรณีนี้ องค์ประกอบที่มีส่วนร่วมในการรีดักชันจะลดสถานะออกซิเดชันของพวกมัน ตัวอย่างเช่น:

ส + 2e -  ส 2-

ซีไอ 2 + 2e -  2 ซีไอ ˉ

เฟ 3+ + อี -  เฟ 2+

3. สารที่มีอนุภาครีดิวซ์หรือออกซิไดซ์จะถูกเรียกว่าตามลำดับ ตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดซ์ตัวอย่างเช่น FeCI 2 เป็นตัวรีดิวซ์เนื่องจาก Fe 2+ และ FeCI 3 เป็นตัวออกซิไดซ์เนื่องจาก Fe 3+

4. ออกซิเดชันจะมาพร้อมกับการรีดักชันเสมอ และในทางกลับกัน การรีดักชันจะสัมพันธ์กับการเกิดออกซิเดชันเสมอดังนั้น ORR จึงแสดงถึงความสามัคคีของกระบวนการที่ตรงกันข้ามสองกระบวนการ - ออกซิเดชันและการรีดักชัน

5. จำนวนอิเล็กตรอนที่บริจาคโดยตัวรีดิวซ์จะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ตัวออกซิไดซ์ยอมรับ

วาดสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์วิธีการเขียนสมการสำหรับ OVR สองวิธีจะขึ้นอยู่กับกฎข้อสุดท้าย:

1. วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์

ในที่นี้ จำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับและการสูญเสียจะคำนวณตามสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบก่อนและหลังปฏิกิริยา ลองดูตัวอย่างที่ง่ายที่สุด:

Na0+Cl  นา + Cl

2Na 0 – eˉ  Na + - ออกซิเดชัน

1 คลาส 2 + 2อีˉ  2 คลาส - การกู้คืน

2 นา + Cl 2 = 2Na + + 2Cl

2 นา + Cl 2 = 2 โซเดียมคลอไรด์

วิธีการนี้ใช้ถ้าไม่เกิดปฏิกิริยาในสารละลาย (ในสถานะก๊าซ ปฏิกิริยาการสลายตัวด้วยความร้อน ฯลฯ)

2. วิธีไอออนอิเล็กทรอนิกส์ (วิธีครึ่งปฏิกิริยา)

วิธีนี้คำนึงถึงสภาพแวดล้อมของโซลูชันและให้แนวคิดเกี่ยวกับธรรมชาติของอนุภาคที่มีอยู่จริงและมีปฏิสัมพันธ์ในโซลูชัน มาดูรายละเอียดเพิ่มเติมกัน

อัลกอริทึมสำหรับการเลือกสัมประสิทธิ์โดยใช้วิธีอิออนอิเล็กทรอนิกส์:

1. วาดแผนภาพโมเลกุลของปฏิกิริยาที่ระบุวัสดุตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา

2. จัดทำแผนปฏิกิริยาไอออนิก-โมเลกุลที่สมบูรณ์ โดยเขียนอิเล็กโทรไลต์ชนิดอ่อน สารที่ละลายได้น้อย ไม่ละลายน้ำและเป็นก๊าซในรูปแบบโมเลกุล และอิเล็กโทรไลต์ชนิดเข้มข้นในรูปไอออนิก

3. เมื่อแยกไอออนออกจากโครงร่างไอออน - โมเลกุลที่ไม่เปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา (โดยไม่คำนึงถึงปริมาณของพวกมัน) ให้เขียนโครงร่างใหม่ในรูปแบบไอออน - โมเลกุลโดยย่อ

4. ระบุองค์ประกอบที่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชันอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา หาตัวออกซิไดซ์ ตัวรีดิวซ์ ผลิตภัณฑ์รีดิวซ์ ออกซิเดชัน

5. วาดไดอะแกรมของปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยาของออกซิเดชันและการลดลงเพื่อสิ่งนี้:

ก) ระบุสารรีดิวซ์และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชัน สารออกซิไดซ์และผลิตภัณฑ์รีดิวซ์

b) ทำให้จำนวนอะตอมของแต่ละองค์ประกอบเท่ากันทางด้านซ้ายและด้านขวาของปฏิกิริยาครึ่งหนึ่ง (ดำเนินการสมดุลตามองค์ประกอบ) ตามลำดับ: องค์ประกอบที่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชัน, ออกซิเจน, องค์ประกอบอื่น ๆ ควรจำไว้ว่าในสารละลายน้ำโมเลกุล H 2 O, H + หรือ OH – ไอออนสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาได้ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวกลาง:

c) ทำให้จำนวนประจุทั้งหมดในทั้งสองส่วนของปฏิกิริยาครึ่งหนึ่งเท่ากัน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้บวกหรือลบจำนวนอิเล็กตรอนที่ต้องการทางด้านซ้ายของปฏิกิริยาครึ่งหนึ่ง (สมดุลประจุ)

6. ค้นหาตัวคูณร่วมน้อย (LCM) สำหรับจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับ

7. ค้นหาค่าสัมประสิทธิ์หลักสำหรับปฏิกิริยาแต่ละครึ่งปฏิกิริยา เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้หารจำนวนที่ได้รับในขั้นตอนที่ 6 (LCM) ด้วยจำนวนอิเล็กตรอนที่ปรากฏในครึ่งปฏิกิริยานี้

8. คูณครึ่งปฏิกิริยาด้วยค่าสัมประสิทธิ์หลักที่ได้รับ แล้วบวกเข้าด้วยกัน: ด้านซ้ายกับด้านซ้าย ด้านขวาทางด้านขวา (รับสมการไอออนิก-โมเลกุลของปฏิกิริยา) หากจำเป็น ให้ "นำไอออนที่คล้ายกัน" โดยคำนึงถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออน: H + +OH ˉ= H 2 O

9. จัดเรียงสัมประสิทธิ์ในสมการโมเลกุลของปฏิกิริยา

10. ดำเนินการตรวจสอบอนุภาคที่ไม่เกี่ยวข้องกับ ORR ที่ไม่รวมอยู่ในโครงร่างไอออน-โมเลกุลที่สมบูรณ์ (ข้อ 3) หากจำเป็นจะพบค่าสัมประสิทธิ์โดยการเลือก

11. ดำเนินการตรวจสอบออกซิเจนขั้นสุดท้าย

1. สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

รูปแบบปฏิกิริยาโมเลกุล:

KMnO 4 + นาโน 2 + H 2 SO 4  MnSO 4 + นาโน 3 + H 2 O + K 2 SO 4

รูปแบบปฏิกิริยาไอออน-โมเลกุลเต็มรูปแบบ:

เค + +เอ็มเอ็นโอ +นา++ไม่ +2H++ ดังนั้น  Mn 2+ + ดังนั้น + นา + + ไม่ใช่ + H 2 O + 2K + +ดังนั้น .

รูปแบบปฏิกิริยาไอออน-โมเลกุลโดยย่อ:

เอ็มเอ็นโอ +ไม่ +2H +  Mn 2+ + NO +น้ำ2O

สินค้าโอเค สินค้าโอเค สินค้าโอเค

ในระหว่างปฏิกิริยา สถานะออกซิเดชันของ Mn จะลดลงจาก +7 เป็น +2 (แมงกานีสลดลง) ดังนั้น MnO – ตัวออกซิไดซ์ Mn 2+ – ผลิตภัณฑ์รีดิวซ์ ระดับออกซิเดชันของไนโตรเจนเพิ่มขึ้นจาก +3 เป็น +5 (ไนโตรเจนถูกออกซิไดซ์) ดังนั้น NO – สารรีดิวซ์, NO – ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่น

สมการครึ่งปฏิกิริยา:

2เอ็มเอ็นโอ + 8 ชม+ + 5e -  มน 2+ + 4 ชม 2 โอ- กระบวนการกู้คืน

10 +7 +(-5) = +2

5 เลขที่ + ชม 2 โอ– 2e -  เลขที่ + 2 ชม+ - กระบวนการออกซิเดชั่น

2MnO + 16H + + 5NO + 5H 2 O = 2Mn 2+ +8H 2 O + 5NO + 1OH + (สมการไอออน-โมเลกุลที่สมบูรณ์)

ในสมการโดยรวม เราไม่รวมจำนวนอนุภาคที่เหมือนกันซึ่งอยู่ทั้งด้านซ้ายและด้านขวาของความเท่าเทียมกัน (เรานำเสนออนุภาคที่คล้ายกัน) ในกรณีนี้คือไอออน H + และ H 2 O

จะได้สมการไอออน-โมเลกุลแบบสั้น

2MnO + 6H + + 5NO  2Mn 2+ + 3H 2 O + 5NO .

ในรูปแบบโมเลกุลสมการคือ

2KMnO 4 + 5 นาโน 2 + 3 H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + 3H 2 O + K 2 SO 4

มาตรวจสอบความสมดุลของอนุภาคที่ไม่ได้มีส่วนร่วมใน OVR:

K + (2 = 2), นา + (5 = 5), ดังนั้น (3 = 3) ความสมดุลของออกซิเจน: 30 = 30

2. สภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง

รูปแบบปฏิกิริยาโมเลกุล:

KMnO 4 + นาโน 2 + H 2 O  MnO 2 + นาNO3 + เกาะ

แผนปฏิกิริยาไอออนิกโมเลกุล:

K++เอ็มเอ็นโอ + นา + + ไม่ใช่ + H 2 O  MnO 2 + นา + + ไม่ใช่ + เค + + โอ้

แผนภาพไอออน-โมเลกุลโดยย่อ:

เอ็มเอ็นโอ +ไม่ + H 2 O  MnO 2 +ไม่ +โอ้-

สินค้าโอเค สินค้าโอเค สินค้าโอเค

สมการครึ่งปฏิกิริยา:

2MnO + 2H 2 O+ 3eˉ MnO 2 +4OH -กระบวนการกู้คืน

6 -1 +(-3) = -4

3 เลขที่ +H 2 O– 2eˉ ไม่ + 2H + - กระบวนการออกซิเดชั่น

ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์ (ORR)- ปฏิกิริยาที่มาพร้อมกับการเพิ่มหรือการสูญเสียอิเล็กตรอนหรือการกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนบนอะตอม (การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชัน)

ขั้นตอนของ OVR

ออกซิเดชัน- การบริจาคอิเล็กตรอนโดยอะตอม โมเลกุล หรือไอออน เป็นผลให้สถานะออกซิเดชันเพิ่มขึ้น สารรีดิวซ์จะปล่อยอิเล็กตรอน

การกู้คืน- การเติมอิเล็กตรอน ส่งผลให้สถานะออกซิเดชันลดลง สารออกซิไดซ์ยอมรับอิเล็กตรอน

โอวีอาร์- กระบวนการคู่: หากมีการรีดักชันก็เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

กฎ OVR

การแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนและความสมดุลของอะตอมที่เท่าเทียมกัน

สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ไอออนออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะจับกับโปรตอนเพื่อสร้างโมเลกุลของน้ำ ไอออนออกไซด์ที่หายไปนั้นมาจากโมเลกุลของน้ำ จากนั้นโปรตอนจะถูกปล่อยออกมา

ในกรณีที่มีอะตอมออกซิเจนไม่เพียงพอ เราจะเขียนโมเลกุลของน้ำได้มากเท่าที่มีไอออนออกไซด์ไม่เพียงพอ

ซัลเฟอร์ในโพแทสเซียมซัลไฟต์มีสถานะออกซิเดชันที่ +4 แมงกานีสในโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตมีสถานะออกซิเดชันที่ +7 กรดซัลฟูริกเป็นตัวกลางในการทำปฏิกิริยา
แมงกานีสที่มีสถานะออกซิเดชันสูงสุดคือตัวออกซิไดซ์ดังนั้นโพแทสเซียมซัลไฟต์จึงเป็นตัวรีดิวซ์

หมายเหตุ: +4 คือสถานะออกซิเดชันขั้นกลางสำหรับซัลเฟอร์ จึงสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ได้ ด้วยสารออกซิไดซ์ที่แรง (เปอร์แมงกาเนต, ไดโครเมต), ซัลไฟต์เป็นตัวรีดิวซ์ (ออกซิไดซ์เป็นซัลเฟต); ด้วยสารรีดิวซ์ที่แรง (ฮาโลเจนไนด์, ชาลโคเจนไนด์), ซัลไฟต์เป็นตัวออกซิไดซ์ (รีดิวซ์เป็นซัลเฟอร์หรือซัลไฟด์)

ซัลเฟอร์เปลี่ยนจากสถานะออกซิเดชัน +4 ถึง +6 - ซัลไฟต์ถูกออกซิไดซ์เป็นซัลเฟต แมงกานีสเปลี่ยนจากสถานะออกซิเดชัน +7 เป็น +2 (สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด) - ไอออนของเปอร์แมงกาเนตจะลดลงเหลือ Mn 2+

2. เขียนครึ่งปฏิกิริยาแมงกานีสที่เท่ากัน: ไอออนออกไซด์ 4 ตัวจะถูกปล่อยออกมาจากเปอร์แมงกาเนต ซึ่งถูกพันธะโดยไอออนไฮโดรเจน (ตัวกลางที่เป็นกรด) ให้เป็นโมเลกุลของน้ำ ดังนั้นไอออนออกไซด์ 4 ตัวจับกับโปรตอน 8 ตัวในโมเลกุลน้ำ 4 โมเลกุล

กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีออกซิเจน 4 หายไปทางด้านขวาของสมการ ดังนั้นเราจึงเขียนโมเลกุลของน้ำ 4 โมเลกุล และโปรตอน 8 ตัวทางด้านซ้ายของสมการ

เจ็ดลบสองได้บวกห้าอิเล็กตรอน คุณสามารถทำให้เท่ากันด้วยประจุทั้งหมด: ทางด้านซ้ายของสมการมีโปรตอนแปดตัวลบหนึ่งเปอร์แมงกาเนต = 7+ ทางด้านขวาคือแมงกานีสซึ่งมีประจุ 2+ น้ำมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า เจ็ดลบสองได้บวกห้าอิเล็กตรอน ทุกอย่างเท่าเทียมกัน

การเทียบกำมะถัน: ไอออนออกไซด์ที่หายไปทางด้านซ้ายของสมการจะได้รับจากโมเลกุลของน้ำ ซึ่งต่อมาจะปล่อยโปรตอนสองตัวทางด้านขวาออกมา
ทางด้านซ้ายประจุคือ 2- ทางด้านขวาคือ 0 (-2+2) ลบสองตัวอิเล็กตรอน

คูณครึ่งปฏิกิริยาบนด้วย 2 และครึ่งปฏิกิริยาล่างคูณ 5

เราลดโปรตอนและน้ำ

ไอออนซัลเฟตจับกับไอออนโพแทสเซียมและแมงกานีส

สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ไอออนออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะถูกพันธะด้วยโมเลกุลของน้ำ ทำให้เกิดไอออนไฮดรอกไซด์ (OH - หมู่) ไอออนออกไซด์ที่หายไปนั้นมาจากกลุ่มไฮดรอกโซ ซึ่งจะต้องได้รับเป็นสองเท่า

ในกรณีที่มีไอออนออกไซด์ไม่เพียงพอ เราจะเขียนหมู่ไฮดรอกโซมากกว่าที่ขาดหายไป 2 เท่า ในทางกลับกัน - น้ำ.

ตัวอย่าง. ใช้วิธีสมดุลอิเล็กตรอน สร้างสมการปฏิกิริยา กำหนดสารออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์:

กำหนดระดับของการเกิดออกซิเดชัน:

บิสมัท (III) ที่มีสารออกซิไดซ์อย่างแรง (เช่น Cl 2) ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างแสดงคุณสมบัติการลด (ออกซิไดซ์เป็นบิสมัท V):

เนื่องจากทางด้านซ้ายของสมการมีออกซิเจน 3 ตัวไม่เพียงพอสำหรับความสมดุลเราจึงเขียนกลุ่มไฮดรอกโซ 6 กลุ่มและทางขวา - 3 น้ำ

สมการปฏิกิริยาสุดท้ายคือ:

สภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง ไอออนออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะถูกพันธะด้วยโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างไอออนไฮดรอกไซด์ (OH - หมู่) ไอออนออกไซด์ที่หายไปนั้นมาจากโมเลกุลของน้ำ H + ไอออนจะถูกปล่อยออกมา

ใช้วิธีสมดุลอิเล็กตรอน สร้างสมการปฏิกิริยา กำหนดสารออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์:

1. กำหนดสถานะออกซิเดชัน:กำมะถันในโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตมีสถานะออกซิเดชันที่ +7 (เป็นตัวออกซิไดซ์เนื่องจากมีสถานะออกซิเดชันสูงสุด) โบรมีนในโพแทสเซียมโบรไมด์มีสถานะออกซิเดชันที่ -1 (เป็นตัวรีดิวซ์เนื่องจากมีต่ำสุด สถานะออกซิเดชัน) น้ำเป็นตัวกลางในการทำปฏิกิริยา

ซัลเฟอร์เปลี่ยนจากสถานะออกซิเดชัน +7 เป็น +6 - เปอร์ซัลเฟตจะถูกรีดิวซ์เป็นซัลเฟต โบรมีนเปลี่ยนจากสถานะออกซิเดชัน -1 เป็น 0 - โบรไมด์ไอออนถูกออกซิไดซ์เป็นโบรมีน

2. เขียนครึ่งปฏิกิริยาเราปรับกำมะถันให้เท่ากัน (สัมประสิทธิ์ 2 ก่อนซัลเฟต) สมการออกซิเจน
ทางด้านซ้ายมีประจุ 2- ทางด้านขวามีประจุ 4- มีอิเล็กตรอน 2 ตัวติดอยู่ ดังนั้นเราจึงเขียน +2

เราทำให้โบรมีนเท่ากัน (สัมประสิทธิ์ 2 ก่อนไอออนโบรไมด์) ทางด้านซ้ายมีประจุเป็น 2- ทางด้านขวามีประจุเป็น 0 ให้อิเล็กตรอน 2 ตัว ดังนั้นเราจึงเขียน -2

3. สมการสรุปยอดคงเหลือทางอิเล็กทรอนิกส์

4. สมการปฏิกิริยาสุดท้าย:ไอออนซัลเฟตรวมกับโพแทสเซียมไอออนเพื่อสร้างโพแทสเซียมซัลเฟต ซึ่งเป็นปัจจัย 2 ก่อน KBr และก่อน K2SO4 น้ำกลายเป็นสิ่งที่ไม่จำเป็น - วางไว้ในวงเล็บเหลี่ยม

การจำแนกประเภท OVR

1. ตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์- สารต่าง ๆ
2. สารออกซิไดซ์ในตัวเอง, สารรีดิวซ์ตัวเอง (ความไม่สมส่วน, การแยกส่วน). องค์ประกอบที่อยู่ในสถานะออกซิเดชันระดับกลาง
3. สารออกซิไดซ์หรือตัวรีดิวซ์ - ตัวกลางสำหรับกระบวนการ
4. การลดการเกิดออกซิเดชันภายในโมเลกุล. สารชนิดเดียวกันนี้ประกอบด้วยตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์
   ปฏิกิริยาโซลิดเฟสที่อุณหภูมิสูง

ลักษณะเชิงปริมาณของ ORR

ศักย์รีดอกซ์มาตรฐาน E 0- ศักย์ไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับศักย์ไฮโดรเจนมาตรฐาน เพิ่มเติมเกี่ยวกับ.

ในการรับ ORR จำเป็นที่ความต่างศักย์จะมากกว่าศูนย์ กล่าวคือ ศักยภาพของตัวออกซิไดซ์จะต้องมากกว่าศักยภาพของตัวรีดิวซ์:

,

ตัวอย่างเช่น:

ยิ่งศักยภาพต่ำลงเท่าใดตัวรีดิวซ์ก็จะยิ่งแข็งแกร่งเท่านั้น ยิ่งมีศักยภาพสูงเท่าไร ตัวออกซิไดซ์ก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น
คุณสมบัติการออกซิไดซ์จะแรงกว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ในขณะที่คุณสมบัติรีดิวซ์จะแรงกว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง

จะตอบอะไรให้กับผู้ที่สนใจวิธีแก้ปัญหาปฏิกิริยารีดอกซ์? พวกมันไม่สามารถแก้ไขได้ อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับคนอื่นๆ โดยทั่วไปนักเคมีไม่สามารถแก้ปฏิกิริยาหรือสมการได้ สำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน (ORR) คุณสามารถสร้างสมการและใส่ค่าสัมประสิทธิ์ลงไปได้ ลองดูวิธีการทำเช่นนี้

ตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์

ปฏิกิริยารีดอกซ์คือปฏิกิริยาที่สถานะออกซิเดชันของสารตั้งต้นเปลี่ยนไป สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคตัวหนึ่งปล่อยอิเล็กตรอน (เรียกว่าตัวรีดิวซ์) และอีกอนุภาคยอมรับพวกมัน (ตัวออกซิไดซ์)

ตัวรีดิวซ์ที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะออกซิไดซ์นั่นคือจะเพิ่มค่าของสถานะออกซิเดชัน ตัวอย่างเช่น รายการ: หมายความว่าสังกะสีให้อิเล็กตรอน 2 ตัว กล่าวคือ มันถูกออกซิไดซ์ พระองค์ทรงเป็นผู้ฟื้นฟู ระดับของการเกิดออกซิเดชันดังที่เห็นได้จากตัวอย่างข้างต้นเพิ่มขึ้น – ในที่นี้กำมะถันรับอิเล็กตรอนนั่นคือมันลดลง เธอเป็นตัวออกซิไดซ์ ระดับออกซิเดชันลดลง

บางคนอาจสงสัยว่าทำไมเมื่อเติมอิเล็กตรอนเข้าไป สถานะออกซิเดชันจึงลดลง แต่เมื่อสูญเสียไปกลับกลับเพิ่มขึ้น? ทุกอย่างมีเหตุผล อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุ -1 ดังนั้นจากมุมมองทางคณิตศาสตร์ ค่าเข้าจึงควรอ่านได้ดังนี้ 0 – (-1) = +1 โดยที่ (-1) คืออิเล็กตรอน นั่นหมายความว่า: 0 + (-2) = -2 โดยที่ (-2) คืออิเล็กตรอนสองตัวที่อะตอมกำมะถันยอมรับ

ตอนนี้ให้พิจารณาปฏิกิริยาที่กระบวนการทั้งสองเกิดขึ้น:

โซเดียมทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์เพื่อสร้างโซเดียมซัลไฟด์ อะตอมของโซเดียมจะถูกออกซิไดซ์ โดยให้อิเล็กตรอนครั้งละหนึ่งตัว ในขณะที่อะตอมของกำมะถันจะลดลงและเพิ่มขึ้นอีกสองตัว อย่างไรก็ตาม สามารถทำได้บนกระดาษเท่านั้น ในความเป็นจริง ตัวออกซิไดซ์จะต้องเพิ่มอิเล็กตรอนให้กับตัวเองมากเท่ากับที่ตัวรีดิวซ์มอบให้ โดยธรรมชาติแล้ว ความสมดุลจะถูกรักษาไว้ในทุกสิ่ง รวมถึงกระบวนการรีดอกซ์ด้วย ให้เราแสดงความสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์สำหรับปฏิกิริยานี้:

ผลคูณรวมระหว่างจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับคือ 2 หารด้วยจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับจากโซเดียม (2:1=1) และกำมะถัน (2:2=1) เราจะได้ค่าสัมประสิทธิ์ในสมการนี้ นั่นคือทางด้านขวาและซ้ายของสมการควรมีอะตอมกำมะถันหนึ่งอะตอมต่ออะตอม (ค่าที่ได้จากการหารตัวคูณร่วมด้วยจำนวนอิเล็กตรอนที่ซัลเฟอร์ยอมรับ) และอะตอมโซเดียมสองอะตอม ในแผนภาพทางด้านซ้ายยังคงมีโซเดียมอะตอมเพียงอะตอมเดียว ลองเพิ่มเป็นสองเท่าโดยใส่ตัวประกอบเป็น 2 หน้าสูตรโซเดียม ทางด้านขวาของอะตอมโซเดียมมี 2 (Na2S) อยู่แล้ว

เราได้รวบรวมสมการสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ง่ายที่สุดและวางสัมประสิทธิ์ไว้โดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์

เรามาดูวิธี "แก้" ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อกรดซัลฟิวริกเข้มข้นทำปฏิกิริยากับโซเดียมชนิดเดียวกัน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ โซเดียมซัลเฟต และน้ำก็จะเกิดขึ้น มาเขียนแผนภาพกัน:

ให้เราพิจารณาสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทั้งหมด:

ศิลปะที่เปลี่ยนไป โซเดียมและซัลเฟอร์เท่านั้น ให้เราเขียนครึ่งปฏิกิริยาของออกซิเดชันและการรีดักชัน:

ลองหาตัวคูณร่วมน้อยระหว่าง 1 (โซเดียมที่เสียอิเล็กตรอนไปกี่อิเล็กตรอน) และ 8 (จำนวนประจุลบที่กำมะถันยอมรับ) หารด้วย 1 แล้วหารด้วย 8 ผลลัพธ์คือจำนวนอะตอม Na และ S บนทั้งสองอะตอม ด้านขวาและซ้าย

ลองเขียนมันลงในสมการ:

เรายังไม่ได้ใส่ค่าสัมประสิทธิ์จากงบดุลไว้หน้าสูตรกรดซัลฟูริก เรานับโลหะอื่นๆ (ถ้ามี) ตามด้วยกรดตกค้าง ตามด้วย H และสุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุดเราจะตรวจสอบออกซิเจน

ในสมการนี้ควรมีโซเดียม 8 อะตอมทางซ้ายและขวา ใช้กรดซัลฟิวริกตกค้าง 2 ครั้ง ในจำนวนนี้มี 4 ตัวกลายเป็นตัวสร้างเกลือ (ส่วนหนึ่งของ Na2SO4) และอีกหนึ่งตัวกลายเป็น H2S นั่นคือต้องใช้อะตอมกำมะถันทั้งหมด 5 อะตอม เราใส่ 5 ไว้หน้าสูตรกรดซัลฟูริก

เราตรวจสอบ H: มีอะตอม H 5×2=10 H ทางด้านซ้าย มีเพียง 4 อะตอมทางด้านขวา ซึ่งหมายความว่าเราใส่สัมประสิทธิ์ 4 ไว้ที่หน้าน้ำ (ไม่สามารถวางหน้าไฮโดรเจนซัลไฟด์ได้ เนื่องจาก ตามมาจากความสมดุลว่าควรมี H2S โมเลกุล 1 โมเลกุลทางซ้ายและขวาเราตรวจสอบออกซิเจน ด้านซ้ายมี 20 O อะตอม ทางด้านขวามี 4x4 จากกรดซัลฟิวริก และอีก 4 จากน้ำ ทุกอย่างตรงกันซึ่ง หมายถึงการกระทำได้ดำเนินการอย่างถูกต้อง

นี่เป็นกิจกรรมประเภทหนึ่งที่คนที่ถามถึงวิธีแก้ปัญหาปฏิกิริยารีดอกซ์อาจมีอยู่ในใจ หากคำถามนี้หมายถึง "ทำให้สมการ ORR เสร็จสิ้น" หรือ "เพิ่มผลคูณของปฏิกิริยา" เพื่อที่จะทำงานดังกล่าวให้เสร็จสิ้น การสร้างเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ยังไม่เพียงพอ ในบางกรณี คุณจำเป็นต้องรู้ว่าผลิตภัณฑ์ออกซิเดชัน/รีดิวซ์คืออะไร ความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมมีผลกระทบอย่างไร และปัจจัยต่างๆ ที่จะกล่าวถึงในบทความอื่นๆ

ปฏิกิริยารีดอกซ์ - วิดีโอ

บันทึกบทเรียนเคมีในชั้นประถมศึกษาปีที่ 9: “ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์”

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

พิจารณาสาระสำคัญของปฏิกิริยารีดอกซ์ ทำซ้ำแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับระดับของออกซิเดชัน ออกซิเดชัน และการรีดักชัน

อุปกรณ์และรีเอเจนต์: ชุดหลอดทดลอง, สารละลาย: CuSO4, H2SO4, NaOH, H2O, Na2SO3

ความก้าวหน้าของบทเรียนเคมีในชั้นประถมศึกษาปีที่ 9

เวลาจัดงาน.

วันนี้ในชั้นเรียนเราจะดำเนินการต่อ ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปฏิกิริยารีดอกซ์เราจะรวบรวมความรู้ที่ได้รับในชั้นเรียนก่อนหน้า ทำความคุ้นเคยกับปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดอกซ์ ค้นหาว่าสภาพแวดล้อมมีบทบาทอย่างไรต่อการเกิดกระบวนการรีดอกซ์ ORR เป็นหนึ่งในปฏิกิริยาเคมีที่พบบ่อยที่สุด และมีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งทางทฤษฎีและการปฏิบัติ กระบวนการ OM เกิดขึ้นพร้อมกับวัฏจักรของสารในธรรมชาติ โดยเกี่ยวข้องกับกระบวนการเผาผลาญที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต การเน่าเปื่อย การหมัก และการสังเคราะห์ด้วยแสง สามารถสังเกตได้ในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง ระหว่างการถลุงโลหะ ระหว่างอิเล็กโทรลิซิส และระหว่างกระบวนการกัดกร่อน (สไลด์ 1-7)

หัวข้อปฏิกิริยารีดอกซ์ไม่ใช่เรื่องใหม่ นักเรียนถูกขอให้ทำซ้ำแนวคิดและทักษะบางอย่าง คำถามสำหรับชั้นเรียน? สถานะออกซิเดชันคืออะไร? (หากไม่มีแนวคิดนี้และความสามารถในการระบุสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมี ก็ไม่สามารถพิจารณาหัวข้อนี้ได้) ให้นักเรียนตรวจสอบสถานะออกซิเดชันในสารประกอบต่อไปนี้: KCIO3, N2, K2Cr2O7, P2O5, KH, HNO3 . ตรวจสอบงานที่ได้รับมอบหมายด้วยข้อความบนกระดาน ในทุกกรณี การเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันจะเกิดขึ้น ในการดำเนินการนี้เราจะดำเนินงานในห้องปฏิบัติการ (คำแนะนำในการทำการทดลองคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการทำตาราง)

ดำเนินการทดลอง :1. CuSO4 + 2NaOH= Na2SO4 + Cu(OH)2

CuSO4 + เฟ = CuFeSO4

พวกเขาจัดเรียงและจดบันทึก สรุป: ปฏิกิริยาทั้งหมดไม่ได้จัดอยู่ในประเภท ODD (สไลด์ 8)

สาระสำคัญของ OVR คืออะไร (สไลด์ 9)

ORR คือเอกภาพของกระบวนการออกซิเดชันและการรีดักชันที่ขัดแย้งกันสองกระบวนการ ในปฏิกิริยาเหล่านี้ จำนวนอิเล็กตรอนที่ให้โดยตัวรีดิวซ์จะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับจากตัวออกซิไดซ์ สารรีดิวซ์จะเพิ่มสถานะออกซิเดชัน สารออกซิไดซ์จะลดลง (คำขวัญของบทเรียนไม่ได้ถูกเลือกโดยบังเอิญ) ลองพิจารณาปฏิกิริยาทางเคมี (มีความสำคัญอย่างยิ่งจากมุมมองของสิ่งแวดล้อมเพราะภายใต้สภาวะปกติจะช่วยให้คุณ เพื่อรวบรวมสารปรอทที่หกรั่วไหลโดยไม่ได้ตั้งใจ

เอ็น g0 + 2Fe+3Cl3-=2Fe+2Cl2-1 + Hg+2Cl2-1

Hg0 - 2ē → Hg+2

เฟ+3+ē → เฟ+2

นักเรียนจะถูกขอให้แก้ปัญหา สภาพแวดล้อมส่งผลต่อพฤติกรรมของสารออกซิไดซ์ชนิดเดียวกันอย่างไร เช่น KMnO4

งานห้องปฏิบัติการ 2 ดำเนินการตามตัวเลือกต่อไปนี้:

2KMnO4+ 5Na2SO3 +3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 +3H2O

2KMnO4+ Na2SO3 2KOH= 2K2Mn04+Na2SO4 H2O

2KMnO4 +3Na2SO3 +H2O= 2KOH +3Na2SO4+ 2MnO2

สรุป: สภาพแวดล้อมส่งผลต่อคุณสมบัติออกซิเดชั่นของสาร (สไลด์ 10)

KMnO4 ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด - Mn+2 - สารละลายไม่มีสี

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง - MnO2 เป็นตะกอนสีน้ำตาล

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง MnO4-2 จะเป็นสีเขียว

ขึ้นอยู่กับค่า pH ของสารละลาย KMnO4 ออกซิไดซ์สารต่างๆ และถูกรีดิวซ์เป็นสารประกอบ Mn ที่มีระดับการเกิดออกซิเดชันที่แตกต่างกัน

สรุปบทเรียนแล้ว มีการให้คะแนน

การสะท้อน.

ชั้นเรียนแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับงานในบทเรียน

การบ้าน

ดาวน์โหลดการนำเสนอสำหรับบทเรียนเคมี: “ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์”