NKPI

Maraqlı Məlumatlar

KİMYA DƏRSİ MƏSƏLƏLƏRLƏ - Oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları

Oksidləşmə dərəcəsi

Oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarını seçmək, onu əmsallaşdırmaq üçün ilk növbədə oksidləşmə dərəcəsi anlayışını bilmək lazımdır.

İon rabitəli birləşmələrdə (yəni tərkibində metal olan mürəkkəb maddələrdə) metalın valent elektronları tamamilə qeyri-metal atomuna keçir. Metal müsbət, qeyri-metal isə mənfi yüklənir. Polyar kovalent rabitəli birləşmələrdə isə elektronların tam keçidi deyil, qismən yerdəyişmə prosesi baş verir. Elektromənfiliyi yüksək olan qeyri-metal mənfi, az olan qeyri-metal isə müsbət yüklənir. Bu halda elementlərin işarələri üzərində yazılmış yüklər şərtidir. Həmin şərti yük oksidləşmə dərəcəsi adlanır. Aşağıdakı cədvəldə bir neçə misal verilmişdir.

Oksidləşmə dərəcəsinin qiyməti, məlum element atomundan başqa element atomuna keçmiş və ya ona tərəf yerini dəyişmiş elektronların sayı ilə müəyyən olunur. Birləşmələrdə hər bir elementin oksidləşmə dərəcəsini təyin etmək üçün aşağıdakı məlumatlardan istifadə olunur.

Digər elementlərin oksidləşmə dərəcəsi dəyişkən olur. Cl, Br, J metallarla birləşmələrində (MeCln) və əksər üzvi birləşmələrdə -1 oksidləşmə dərəcəsi göstərir. Oksigenli birləşmələrində isə +1 –dən +7 –dək oksidləşmə dərəcəsi göstərir.

Dəyişkən valentli metallarda birləşmələrində yalnız müsbət olmaqla müxtəlif oksidləşmə dərəcəsi göstərirlər. Bəsit maddələrdə elementlərin oksidləşmə dərəcəsi həmişə sıfıra bərabər olur. Yuxarıda deyilənlərdən belə nəticə çıxır ki, oksidləşmə dərəcəsi molekulda atomun payına düşən şərti yükdür.

Oksidləşmə dərəcəsinin hesablanması qaydaları.

1) Mürəkkəb maddələrdə elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin qiymətlərinin cəmi həmişə sıfıra bərabərdir. Bu qaydaya əsasən birləşmədə başqa kimyəvi elementlərin oksidləşmə dərəcəsi məlum olduqda, oksidləşmə dərəcəsi məlum olmayan hər hansı bir kimyəvi elementin oksidləşmə dərəcəsini asanlıqla hesablamaq olar. Oksidləşmə dərəcəsi məlum olmayan elementin oksidləşmə dərəcəsini həmişə “x” qəbul edin.

2) Mürəkkəb ionlarda elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin cəbri cəmi ionun yükünə bərabərdir. Mürəkkəb ionların yükləri ədədi qiymətcə birləşmədə göstərdiyi valentliyə bərabərdir.

Mürəkkəb ionda oksidləşmə dərəcəsi məlum olmayan elementin oksidləşmə dərəcəsini “x” qəbul edin. İonun formulunu mötərizədə yazıb, yükünü mötərizədən kənarda (sağ tərəfdə yuxarıda) yazmaq lazımdır. Məsələn:

4) Elementlərin oksidləşmə dərəcəsini birləşmələrin qrafik və ya quruluş formuluna görə də təyin etmək olar. Bunun üçün birləşməni əmələ gətirən elementlərin elektromənfiliklərini fərqləndirmək lazımdır. Yenə də elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin cəmini sıfıra bərabər etməklə naməlum elementin oksidləşmə dərəcəsini hesablamaq olar. 3-cü misala əsaslanaraq aşağıdakı birləşmələrdə x-i hesablayın.

Metallar heç zaman mənfi oksidləşmə dərəcəsi göstərmir. Onların hamısının ən kiçik oksidləşmə dərəcəsi sıfırdır. Ona görə də metallar neytral halda elektron almır. Həmişə elektron verirlər.

         Bir çox hallarda elementin birləşmədə göstərdiyi oksidləşmə dərəcəsi ədədi qiymətcə valentliyinə uyğun gəlir (F, O, Fe, Au-dan başqa). Lakin həmişə heç də belə olmur. Məsələn, karbon yalnız dəm qazında (CO) üçvalentli, qalan bütün birləşmələrində 4 valentli olur. Oksigen yalnız hidroksonium ionunda (H3O+) və dəm qazında üç valentli, qalan bütün birləşmələrində iki valentli olur. Al4C3, CO2, CCl4, CF4, CS2 kimi birləşmələrdə karbonun oksidləşmə dərəcəsi ilə valentliyi ədədi qiymətcə üst-üstə düşür

6) Oksidləşmə dərəcəsi müsbət, mənfi, sıfır qiymətlər alır. Oksidləşmə dərəcəsini verilən və alınan elektronların ümumi balansı ilə təyin etdikdə onun orta qiyməti bəzən kəsr, sıfır da olur.

Ona görə də hər hansı element ən kiçik oksidləşmə dərəcəli halında yalnız elektron verə bilər, yəni oksidləşir, reduksiyaedici olur. Hər hansı element ən yüksək oksidləşmə dərəcəli halında yalnız elektron ala bilər, yəni reduksiya olunur, oksidləşdirici olur.

Deməli element aralıq oksidləşmə dərəcəli halında həm elektron ala, həm də elektron verə bilər. Ona görədə element aralıq oksidləşmə dərəcəli halında həm oksidləşdirici, həm də reduksiya edici olur.

Hər hansı reaksiya tənliyində oksidləşmə dərəcəsini dəyişən element varsa belə reaksiyalar oksidləşmə-reduksiya reaksiyasıdır. Reaksiyaya bəsit maddə daxil olursa və ya reaksiya nəticəsində bəsit maddə alınarsa belə reaksiyalarda oksidləşmə-reduksiya reaksiyasıdır. Məsələn:

Özünə elektron birləşdirən atomlar və ya ionlar oksidləşdirici, elektron verənlər isə reduksiyaedici hesab olunur.

Oksidləşmə-reduksiya prosesində oksidləşdirici elektron alıb reduksiya olunur (yəni oksidləşmə dərəcəsi azalır), reduksiyaedici isə elektron verərək oksidləşir (yəni oksidləşmə dərəcəsi artır). Oksidləşdiricinin çevrildiyi maddə reduksiya məhsulu, reduksiyaedicinin çevrildiyi maddə isə oksidləşmə məhsulu adlanır.

Oksidləşdirici, yaxud reduksiyaedici atom və ya ion müəyyən birləşmənin tərkibində olduğundan, həmin birləşmələr də uyğun olaraq oksidləşdirici və ya reduksiyaedici maddə adlanır. 

Elektron nəzəriyyəsi oksidləşmə-reduksiya proseslərini müfəssəl izah edə bilən nəzəriyyədir. Elektron nəzəriyyəsinə görə oksidləşmə dərəcəsinin dəyişməsi, reaksiyaya daxil olan maddələrin atomlarının birindən digərinə elektron keçməsi ilə baş verir və nəticədə oksidləşmə-reduksiya reaksiyası gedir. Qeyd etmək lazımdır ki, elektron verən və ya qəbul edən yalnız atomlar deyil, neytral molekul və ionlar da ola bilər.

Elektron nəzəriyyəsi oksidləşmə və reduksiya proseslərinə ayrılıqda deyil, vəhdətdə baxır. Bu nəzəriyyəyə əsasən elektronun alınıb verilməsi ilə gedən reaksiyalar oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları adlanır.

Deməli oksidləşmə və reduksiya prosesləri ayrı-ayrılıqda getmir. Oksidləşmə prosesini həmişə reduksiya prosesi və əksinə, reduksiya prosesini həmişə oksidləşmə prosesi müşaiyət edir, yəni bu proseslər eyni zamanda baş verir. Deməli kimyəvi reaksiyada elektron verən varsa, elektron alanda olmalıdır.

Mg-dan başlayaraq hər bir metal yalnız özündən sonrakı metalları duzunun suda məhlulundan sıxışdırıb çıxarır (əvvəlki metalları isə çıxara bilmir). Yəni bu metalların hər biri özündən sonrakı metalın ionunu məhluldan sıxışdırıb çıxararaq reduksiya edir.

Məsələlər

Oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının əmsallaşdırılması

Oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının növləri.

Oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının 4 növü vardır:

1) Atomlararası və ya molekullararası oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları. Oksidləşdirici (elektron alan) və reduksiyaedici (elektron verən) ayrı-ayrı elementlər olub, ayrı-ayrı maddələrin tərkibinə daxildirsə, belə reaksiyalara atomlararası və ya molekullararası oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları deyilir. Bütün əvəzetmə, yanma reaksiyaları, bəsit maddələr arasında gedən birləşmə reaksiyaları, metalların istənilən turşu ilə qarşılıqlı təsir reaksiyaları, P, C-nun qatı H2SO4, qatı HNO3 ilə qarşılıqlı təsir reaksiyaları və s. bu tip oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarına aiddir. Məsələn:

2) Molekuldaxili oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları.

Bir sıra hallarda oksidləşmə-reduksiya prosesi bir molekulun daxilində baş verir, yəni molekulun tərkib hissələrindən biri özünü oksidləşdirici, digəri isə reduksiyaedici kimi aparır. Yəni maddənin tərkibində oksidləşmə dərəcəsini dəyişən 2 və ya 3 müxtəlif element olur. Onlardan ya biri, ya da ikisi oksidləşdirici, digəri isə reduksiyaedici olur və ya əksinə bir və ya 2 reduksiyaedici, digəri isə oksidləşdirici olur.

Oksidləşdirici və reduksiyaedici ayrı-ayrı elementlər olub eyni bir maddənin tərkibinə daxildirsə, belə reaksiyalara molekuldaxili oksidləşmə-reduksiya deyilir. Molekuldaxili oksidləşmə-reduksiyaya uğrayan birləşmələrin davamlılığı, adətən az olur. Belə molekullar nisbətən yüksək temperatur şəraitində daxili oksidləşmə-reduksiyaya uğrayaraq parçalanır.

NH4NO3 –dən başqa digər nitratların parçalanması bu tip oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarına aiddir.

3) Disproporsiya və ya öz-özünə oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları: Bəzi çoxatomlu bəsit maddələr (məsələn, Cl2, Br2) və mürəkkəb maddələrin tərkibində olan eyni element atomları (məsələn, NO2-də azot, Na2O2-də oksigen) özlərini həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedici kimi aparır. Bu zaman həmin element eyni oksidləşmə dərəcəsindən iki müxtəlif oksidləşmə dərəcəsinə keçir. Belə reyaksiyalar öz-özünə oksidləşmə-reduksiya və ya disproporsiya reaksiyaları adlanır. Disproporsiya reaksiyaları halogenlər (Cl2, Br2, J2) və xalkogenlər (S, Se, Te) üçün xarakterikdir. Halogenlərin (Cl2, Br2), NO2-nin su ilə qələvilərlə, NO2-nin Na2 CO3, K2 CO3 ilə qarşılıqlı təsir reaksiyalarıda bu tip oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarına aiddir. Məsələn:

Oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının xüsusi halları

Əgər oksidləşmə-reduksiya reaksiyasında ikidən çox element oksidləşmə dərəcəsini dəyişirsə, belə reaksiyalar oksidləşmə reduksiya reaksiyalarının xüsusi halı hesab olunur. 3 elementin oksidləşmə dərəcəsini dəyişdiyi oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarında ya iki oksidləşdirici, bir reduksiyaedici, ya da bir oksidləşdirici, iki reduksiyaedici olur. Belə reaksiyaların elektron balansı qurularkən yalnız başlanğıc maddənin tərkibində oksidləşmə dərəcəsini dəyişən elementlərin atomlarının sayı nəzərə alınır və çoxatomlu bəsit maddələr olduğu kimi göstərilir. Alınan və verilən elektronların cəmi ayrı-ayrılıqda müəyyənləşdirilir. Elektron balansında tapılan əmsallar, ilk növbədə başlanğıc maddələrin və çoxatomlu bəsit maddələrin qarşısında yazılır.

Məsələn:

Nitrat turşusunun duzlarından yalnız Hg(NO3)və AgNO3-ün parçalanması molekuldaxili oksidləşmə-reduksiyareaksiyası olub, oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının xüsusi halına aiddir (çünki bu reaksiyalarda 3 element oksidləşmə dərəcəsini dəyişir).

Qeyd: Hər hansı oksidləşmə-reduksiya reaksiyasında oksidləşmə dərəcəsi azalan maddənin ən dərin reduksiya məhsulu, həmin elementin ən kiçik oksidləşmə dərəcəsi göstərdiyi halıdır.

Bir sıra hallarda oksidləşdirici və ya reduksiyaedicinin bir hissəsi oksidləşmə dərəcəsini dəyişmədən müəyyən reaksiya məhsullarına çevrilir (məsələn duz əmələ gətirmə və s.). Bəzən metallarla turşuların (HNO3, H2SO4 (qatı)) neçə molunun reduksiya olunduğu və ya neçə molunun duzun alınmasına sərt olunduğu soruşulur. Bu suallara cavab verməzdən əvvəl həmin reaksiyanı əmsallaşdırmaq lazımdır. Sonra turşunun əmsalından reduksiya məhsulunun əmsalını, reduksiya olunanın indeksinə hasilini çıxmaqla turşunun neçə molunun duza çevrildiyini və ya reduksiya məhsulunun əmsalını reduksiya olunanın indeksinə hasilini turşunun əmsalına bölüb 100%-ə vurmaqla neçə faizinin reduksiya olunduğunu hesablamaq olar.

Tərtib edən: Mütəllim Məhərrəm oğlu Abbasov - pedaqoji elmləri doktoru, Y.H.Məmmədəliyev adına Neft-Kimya Prosesləri İnstitutunun baş elmi işçisi, Azərbaycan Respublikasının əməkdar müəllimi

2017-05-30   29344