Chemija · Pamoka
Nusodinimo, rūgščių ir bazių bei oksidacijos–redukcijos reakcijų dėsningumai
Atpažinkite tam tikrus nusodinimo, rūgščių ir bazių bei oksidacijos–redukcijos reakcijų dėsningumus išlygintose lygtyse. Remkitės dėsningumu, kad suformuluotumėte tikslesnį klausimą, o ne spręstumėte apie visą reakcijos mechanizmą.
Grįžti į chemijos planąBaigę pamoką, galėsite
- Atpažinti nurodytą jonų ir fazių vaidmenį nusodinimo reakcijos pavyzdyje.
- Nustatyti protonų pernašą ir oksidacijos laipsnių pokyčius pasirinktuose pavyzdžiuose.
- Patikrinti atomų skaičių ir krūvį prieš priskiriant reakciją tam tikram tipui.
Reakcijos tipo pavadinimas apibendrina vieną aspektą
Reakcijų tipai padeda susisteminti daugybę cheminių pokyčių. Nuosėdų susidarymas apibūdina kietosios medžiagos susidarymą iš tirpale esančių cheminių dalelių. Rūgščių ir bazių modeliai apibūdina atitinkamą rūgščių ir bazių elgseną, pavyzdžiui, protono perdavimą. Oksidacijos ir redukcijos reakcijose sekami oksidacijos laipsnių pokyčiai. Šios klasifikacijos pabrėžia skirtingus požymius ir gali persidengti.
Pirmiausia nustatykite chemines daleles ir fizines sąlygas, tada išlyginkite lygtį ir nuspręskite, kuris reakcijos tipas padeda paaiškinti pokytį. Vien tipo pavadinimas nepatvirtina, kad numatyta reakcija vyksta bet kokiomis pasirinktomis sąlygomis. Šioje įvadinėje pamokoje naudojamos aiškiai užrašytos, gerai žinomos suminės reakcijų lygtys, o išsamus pusiausvyrų ir reakcijų greičių nagrinėjimas paliekamas vėlesniems skyriams.
| Reakcijos tipas | Sutrumpintosios joninės lygties pavyzdys | Nagrinėjamas požymis |
|---|---|---|
| Nuosėdų susidarymas | Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s) | Iš ištirpusių jonų susidaro kietoji fazė |
| Rūgšties ir bazės reakcija vandeniniame tirpale | H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq) → 2 H₂O(l) | Protonų pernašoje dalyvaujančios dalelės vandenyje |
| Oksidacija ir redukcija | Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s) | Keičiasi oksidacijos laipsniai |
Ribotos apimties nuosėdų susidarymo, protonų perdavimo vandeniniame tirpale bei oksidacijos ir redukcijos pavyzdžiai. Kiekvienoje lygtyje išlieka atomų skaičius ir bendrasis krūvis; įvardijus reakcijos tipą, sąlygoms ir mechanizmui nustatyti vis tiek reikia papildomų duomenų.
Tirpale gali susidaryti kietoji fazė
Pavyzdinėje sutrumpintojoje joninėje lygtyje Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s) vandeniniame tirpale esantys sidabro ir chlorido jonai tinkamomis tirpalo sąlygomis sudaro kietąjį sidabro chloridą. Kietosios būsenos simbolis yra esminis apibūdinant nuosėdų susidarymą. Lygtyje subalansuotas ir kiekvieno elemento atomų skaičius, ir bendrasis krūvis.
Pilnojoje tirpale vykstančios reakcijos lygtyje gali būti papildomų jonų, kurie lieka tirpale. Sutrumpintojoje joninėje lygtyje nepakitę reakcijoje nedalyvaujantys jonai praleidžiami, nustačius tas pačias daleles abiejose lygties pusėse. Ar nuosėdos iš tikrųjų susidaro, priklauso nuo koncentracijų ir pusiausvyrų, o ne vien nuo dviejų jonų pavadinimų atpažinimo. Tirpumo ir pusiausvyros pamokose šios taikymo ribos nagrinėjamos išsamiau.
Taikykite nurodytą protono perdavimo modelį
Neutralizacijos vandeniniame tirpale pavyzdyje H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq) → 2 H₂O(l) abiejose lygties pusėse yra po keturis vandenilio ir du deguonies atomus, o bendrasis krūvis lygus nuliui. Hidronio jonas šiame paprastame vandeninio tirpalo modelyje aiškiai vaizduoja solvatuotą protoną. Taip pat vartojamas trumpinys H⁺(aq), tačiau jo nereikėtų suprasti kaip vandenyje judančio pavienio protono be jį supančių vandens molekulių.
Pagal Brionstedo protono perdavimo modelį rūgštis atiduoda protoną, o bazė jį prisijungia. Ne kiekviena rūgšties ir bazės reakcija atitinka vienintelę schemą „rūgštis ir bazė sudaro druską ir vandenį“, o kitų rūgščių ir bazių modelių taikymo sritis yra platesnė. Pradėkite nuo čia aiškiai nurodytų cheminių dalelių; vėlesnėse pamokose lyginami modeliai, rūgščių ir bazių stiprumas, pH ir pusiausvyra.
Oksidacijos laipsnių apskaita
Reakcijoje Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s) cinko oksidacijos laipsnis keičiasi iš 0 į +2, o vario – iš +2 į 0. Cinkas oksiduojasi, o varis redukuojasi. Elektronų apskaita užrašoma lygtimis Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ ir Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu; sudėjus šias dvi lygtis, elektronų nariai susiprastina ir gaunama suminė lygtis.
Šios apskaitai skirtos pusreakčių lygtys parodo subalansuotus elektronų ekvivalentus. Jos nereiškia, kad kiekvienos oksidacijos ir redukcijos reakcijos tikrasis molekulinis mechanizmas apima laisvai judančius pavienius elektronus. Oksidacijos laipsniai priskiriami formaliai, o oksidacija ir redukcija gali vykti skirtingais fiziniais būdais. Išlaikykite skirtį tarp apskaitos schemos ir to, kaip reakcija vyksta.
Išnagrinėti pavyzdžiai
Išnagrinėkite cinko ir vario reakcijos schemą
Reakcijoje Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu nustatykite oksidaciją ir redukciją bei patikrinkite krūvių balansą.
- Cinko oksidacijos laipsnis kinta 0 → +2, todėl jis oksiduojasi.
- Vario oksidacijos laipsnis kinta +2 → 0, todėl jis redukuojasi.
- Bendras krūvis abiejose pusėse yra +2, o kiekvieno elemento atomų skaičius abiejose pusėse yra vienas.
Cinkas oksiduojasi, o varis redukuojasi. Atomų ir krūvių balansas nenurodo visų reakcijos mechanizmo etapų.
Pabandykite patys
Kuris simbolis žymi susidariusią kietąją medžiagą reakcijoje Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s)?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
(s) po AgCl.
Nusodinimo reakcijos schema apima kietąją fazę nurodytomis tirpalo sąlygomis.
Kiek O atomų yra kiekvienoje reakcijos H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O pusėje?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Po du kiekvienoje pusėje.
Kiekvienoje reaguojančioje dalelėje yra po vieną O atomą, todėl dvi vandens molekulės užtikrina balansą.
Ar cinkas oksiduojamas, ar redukuojamas, kai jo oksidacijos laipsnis kinta 0 → +2?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Oksiduojamas.
Formalusis oksidacijos laipsnis didėja; susietame pavyzdyje varis redukuojamas.
Ar reakcijos tipo įvardijimas įrodo, kad lygtimi aprašyta reakcija bet kokiomis sąlygomis vyksta greitai?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Sąlygoms, pusiausvyrai, greičiui ir mechanizmui pagrįsti reikia atskirų duomenų.
Ką verta įsidėmėti
- Tipinės reakcijų schemos apibendrina nurodytus virsmo požymius.
- Nuosėdų susidarymas priklauso nuo tirpalo sąlygų ir fazės susidarymo.
- Trumpasis žymėjimas H⁺ vandeniniame tirpale reiškia solvatuoto protono modelį.
- Elektronų apskaita oksidacijos ir redukcijos reakcijose nenustato vieno universalaus fizikinio mechanizmo.
Šaltiniai
Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.