As propriedades redox de átomos individuais, bem como íons, são uma questão importante na química moderna. Este material ajuda a explicar a atividade de elementos e substâncias, para realizar uma comparação detalhada das propriedades químicas de diferentes átomos.
O que é um agente oxidante
Muitas tarefas em química, incluindo questões de teste para o exame estadual unificado na 11ª série e o OGE na 9ª série, estão associadas a esse conceito. Um agente oxidante são considerados átomos ou íons que, no processo de interação química, aceitam elétrons de outro íon ou átomo. Se analisarmos as propriedades oxidantes dos átomos, precisamos do sistema periódico de Mendeleev. Nos períodos localizados na tabela da esquerda para a direita, a capacidade oxidante dos átomos aumenta, ou seja, muda de forma semelhante às propriedades não metálicas. Nos subgrupos principais, este parâmetro diminui de cima para baixo. Entre as substâncias simples mais fortes com capacidade oxidante, o flúor está na liderança. Um termo como "eletronegatividade", ou seja, a capacidade de um átomo de tomar no caso de uma interação químicaelétrons, pode ser considerado sinônimo de propriedades oxidantes. Entre as substâncias complexas que consistem em dois ou mais elementos químicos, podem ser considerados agentes oxidantes brilhantes: permanganato de potássio, clorato de potássio, ozônio.
O que é um agente redutor
As propriedades redutoras dos átomos são características de substâncias simples que apresentam propriedades metálicas. Na tabela periódica, as propriedades metálicas enfraquecem da esquerda para a direita nos períodos e nos subgrupos principais (verticalmente) aumentam. A essência da recuperação é o retorno dos elétrons, que estão localizados no nível de energia externo. Quanto maior o número de camadas de elétrons (níveis), mais fácil é liberar elétrons "extras" durante a interação química.
Metais ativos (alcalinos, alcalino-terrosos) possuem excelentes propriedades redutoras. Além disso, substâncias que apresentam parâmetros semelhantes, destacamos o óxido de enxofre (6), monóxido de carbono. Para adquirir o estado de oxidação máximo, esses compostos são forçados a apresentar propriedades redutoras.
Processo de oxidação
Se durante uma interação química um átomo ou um íon dá elétrons para outro átomo (íon), estamos falando do processo de oxidação. Para analisar como as propriedades redutoras e o poder oxidante mudam, você precisará de uma tabela periódica de elementos, bem como conhecimento das leis modernas da física.
Processo de restauração
Os processos de redução envolvem a aceitação por íons deátomos de elétrons de outros átomos (íons) durante a interação química direta. Excelentes agentes redutores são os nitritos, sulfitos de metais alcalinos. As propriedades redutoras no sistema de elementos mudam de forma semelhante às propriedades metálicas de substâncias simples.
Algoritmo de Análise OVR
Para que o aluno coloque os coeficientes na reação química finalizada, é necessário utilizar um algoritmo especial. As propriedades redox também ajudam a resolver vários problemas computacionais em química analítica, orgânica e geral. Sugerimos a ordem de análise de qualquer reação:
- Primeiro, é importante determinar o estado de oxidação de cada elemento disponível usando as regras.
- Em seguida, os átomos ou íons que mudaram seu estado de oxidação são determinados a participar da reação.
- Os sinais de menos e mais indicam o número de elétrons livres dados e recebidos durante uma reação química.
- A seguir, entre o número de todos os elétrons, determina-se o mínimo múltiplo comum, ou seja, um inteiro que é dividido sem resto pelos elétrons recebidos e dados.
- Então é dividido nos elétrons envolvidos na reação química.
- A seguir, determinamos quais íons ou átomos têm propriedades redutoras e também determinamos agentes oxidantes.
- Na fase final coloque os coeficientes na equação.
Usando o método da balança eletrônica, vamos colocar os coeficientes neste esquema de reação:
NaMnO4 + sulfeto de hidrogênio + ácido sulfúrico=S + Mn SO4 +…+…
Algoritmo para resolver o problema
Vamos descobrir quais substâncias devem ser formadas após a interação. Como já existe um agente oxidante na reação (será manganês) e está definido um agente redutor (será enxofre), formam-se substâncias em que os estados de oxidação não mudam mais. Como a reação principal ocorre entre o sal e um ácido forte contendo oxigênio, uma das substâncias finais será a água e a segunda será o sal de sódio, mais precisamente, o sulfato de sódio.
Agora vamos fazer um esquema para dar e receber elétrons:
- Mn+7 toma 5 e=Mn+2.
Segunda parte do esquema:
- S-2 gives2e=S0
Colocamos os coeficientes na reação inicial, sem esquecer de somar todos os átomos de enxofre nas partes da equação.
2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO 4 =5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO 4.
Análise de OVR envolvendo peróxido de hidrogênio
Usando o algoritmo de análise OVR, podemos compor uma equação para a reação em andamento:
peróxido de hidrogênio + ácido sulfúrico + permagnanato de potássio=Mn SO4 + oxigênio + …+…
Os estados de oxidação alteraram o íon oxigênio (no peróxido de hidrogênio) e o cátion manganês no permanganato de potássio. Ou seja, temos um agente redutor, além de um agente oxidante.
Vamos determinar que tipo de substâncias ainda podem ser obtidas após a interação. Um deles será a água, que é obviamente uma reação entre um ácido e um sal. O potássio não formou um novosubstâncias, o segundo produto será um sal de potássio, ou seja, sulfato, pois a reação foi com ácido sulfúrico.
Esquema:
2O – doa 2 elétrons e se transforma em O 2 0 5
Mn+7 aceita 5 elétrons e se torna íon de Mn+2 2
Defina os coeficientes.
5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4=5O2 + 2Mn SO4 + 8H 2O + K2SO4
Exemplo de análise OVR envolvendo cromato de potássio
Usando o método da balança eletrônica, faremos uma equação com coeficientes:
FeCl2 + ácido clorídrico + cromato de potássio=FeCl3+ CrCl3 + …+…
Os estados de oxidação mudaram o ferro (no cloreto férrico II) e o íon cromo no dicromato de potássio.
Agora vamos tentar descobrir quais outras substâncias são formadas. Um pode ser sal. Como o potássio não formou nenhum composto, portanto, o segundo produto será um sal de potássio, mais precisamente, cloreto, pois a reação ocorreu com ácido clorídrico.
Vamos fazer um diagrama:
Fe+2 da e= Fe+3 6 redutor,
2Cr+6 aceita 6 e=2Cr +31 oxidante.
Coloque os coeficientes na reação inicial:
6K2Cr2O7 + FeCl2+ 14HCl=7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl
ExemploAnálise OVR envolvendo iodeto de potássio
De posse das regras, vamos fazer uma equação:
permanganato de potássio + ácido sulfúrico + iodeto de potássio…sulfato de manganês + iodo +…+…
Os estados de oxidação mudaram o manganês e o iodo. Ou seja, um agente redutor e um agente oxidante estão presentes.
Agora vamos descobrir o que temos. O composto será com potássio, ou seja, teremos sulfato de potássio.
Os processos de recuperação ocorrem em íons de iodo.
Vamos traçar um esquema de transferência de elétrons:
- Mn+7 aceita 5 e=Mn+2 2 é um oxidante,
- 2I- doar 2 e=I2 0 5 é um agente redutor.
Coloque os coeficientes na reação inicial, não esqueça de somar todos os átomos de enxofre nesta equação.
210KI + KMnO4 + 8H2SO4 =2MnSO 4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H 2O
Exemplo de análise de OVR envolvendo sulfito de sódio
Usando o método clássico, vamos compor uma equação para o circuito:
- ácido sulfúrico + KMnO4 + sulfito de sódio… sulfato de sódio + sulfato de manganês +…+…
Após a interação obtemos sal de sódio, água.
Vamos fazer um diagrama:
- Mn+7 toma 5 e=Mn+2 2,
- S+4 dá 2 e=S+6 5.
Organize os coeficientes na reação considerada, não esqueça de adicionar os átomos de enxofre ao organizar os coeficientes.
3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2 SO3 =K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2 SO4 + 3H2O.
Exemplo de análise de OVR envolvendo nitrogênio
Vamos fazer a seguinte tarefa. Usando o algoritmo, vamos compor a equação de reação completa:
- nitrato de manganês + ácido nítrico + PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+
Vamos analisar qual substância ainda está formada. Como a reação ocorreu entre um agente oxidante forte e o sal, significa que a substância será água.
Mostra a mudança no número de elétrons:
- Mn+2 rende 5 e=Mn+7 2 exibe as propriedades de um agente redutor,
- Pb+4 toma 2 e=Pb+2 5 oxidante.
3. Organizamos os coeficientes na reação inicial, certifique-se de somar todo o nitrogênio disponível no lado esquerdo da equação original:
- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO 2 =2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H 2O.
Esta reação não apresenta as propriedades redutoras do nitrogênio.
Segunda reação redox com nitrogênio:
Zn + ácido sulfúrico + HNO3=ZnSO4 + NO+…
- Zn0 give away 2 e=Zn+23 será um restaurador,
N+5aceita 3 e=N+2 2 é um oxidante.
Organize os coeficientes em uma dada reação:
3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 =3ZnSO 4 + 2NO + 4H2O.
A importância das reações redox
As reações de redução mais famosas são a fotossíntese, característica das plantas. Como as propriedades restauradoras mudam? O processo ocorre na biosfera, leva a um aumento de energia com a ajuda de uma fonte externa. É essa energia que a humanidade usa para suas necessidades. Entre os exemplos de reações oxidativas e de redução associadas a elementos químicos, as transformações de compostos de nitrogênio, carbono e oxigênio são de particular importância. Graças à fotossíntese, a atmosfera da Terra possui uma composição necessária para o desenvolvimento de organismos vivos. Graças à fotossíntese, a quantidade de dióxido de carbono na camada de ar não aumenta, a superfície da Terra não superaquece. A planta não só se desenvolve com a ajuda de uma reação redox, mas também forma substâncias como oxigênio e glicose que são necessárias para os seres humanos. Sem essa reação química, é impossível um ciclo completo de substâncias na natureza, assim como a existência de vida orgânica.
Aplicação prática de RIA
Para preservar a superfície do metal, você precisa saber que os metais ativos têm propriedades restauradoras, então você pode cobrir a superfície com uma camada de um elemento mais ativo, enquanto retarda o processo de corrosão química. Devido à presença de propriedades redox, a água potável é purificada e desinfetada. Nenhum problema pode ser resolvido sem colocar corretamente os coeficientes na equação. Para evitar erros, é importante ter uma compreensão de todos os processos redoxparâmetros.
Proteção contra corrosão química
A corrosão é um problema particular para a vida e atividade humana. Como resultado dessa transformação química, ocorre a destruição do metal, as peças do carro, as máquinas-ferramentas perdem suas características operacionais. Para corrigir esse problema, é usada a proteção do piso, o metal é revestido com uma camada de verniz ou tinta e as ligas anticorrosivas são usadas. Por exemplo, uma superfície de ferro é coberta com uma camada de metal ativo - alumínio.
Conclusão
Várias reações de recuperação ocorrem no corpo humano, garantindo o funcionamento normal do sistema digestivo. Tais processos vitais básicos como fermentação, decomposição, respiração também estão associados a propriedades restauradoras. Todos os seres vivos em nosso planeta têm habilidades semelhantes. Sem reações com o retorno e aceitação de elétrons, a mineração, a produção industrial de amônia, álcalis e ácidos é impossível. Na química analítica, todos os métodos de análise volumétrica são baseados precisamente em processos redox. A luta contra um fenômeno tão desagradável como a corrosão química também se baseia no conhecimento desses processos.
