7.2: Kuainisha athari za Kemikali

Malengo ya kujifunza

• Eleza aina tatu za kawaida za athari za kemikali (mvua, asidi-msingi, na kupunguza oxidation)
• Kuainisha athari za kemikali kama moja ya aina hizi tatu, kupewa maelezo sahihi au milinganyo ya kemikali.
• Kutambua asidi ya kawaida na besi
• Kutabiri umumunyifu wa misombo ya kawaida isokaboni kwa kutumia sheria umumunyifu
• Futa majimbo ya oxidation kwa vipengele katika misombo

Binadamu huingiliana kwa namna mbalimbali na ngumu, na tunaweka maingiliano haya kulingana na mifumo ya kawaida ya tabia. Wakati wanadamu wawili wanabadilishana habari, tunasema wanawasiliana. Wanapobadilishana makofi kwa ngumi au miguu yao, tunasema wanapigana. Wanakabiliwa na mwingiliano mbalimbali kati ya vitu vya kemikali, wanasayansi vivyo hivyo wamegundua kuwa rahisi (au hata muhimu) kuainisha mwingiliano wa kemikali kwa kutambua mifumo ya kawaida ya reactivity. Moduli hii itatoa utangulizi wa aina tatu za athari za kemikali: mvua, asidi-msingi, na kupunguza oxidation.

Maelekezo ya mvua na Kanuni za Umumunyifu

Mmenyuko wa mvua ni moja ambayo vitu vilivyoharibika huguswa ili kuunda bidhaa moja (au zaidi) imara. Athari nyingi za aina hii zinahusisha kubadilishana kwa ions kati ya misombo ya ioniki katika suluhisho la maji na wakati mwingine hujulikana kama makazi ya mara mbili, uingizwaji mara mbili, au athari za metathesis. Athari hizi ni za kawaida katika asili na zinawajibika kwa kuundwa kwa miamba ya matumbawe katika maji ya bahari na mawe ya figo katika wanyama. Wao hutumiwa sana katika sekta kwa ajili ya uzalishaji wa idadi ya bidhaa na kemikali maalum. Athari za mvua pia zina jukumu kuu katika mbinu nyingi za uchambuzi wa kemikali, ikiwa ni pamoja na vipimo vya doa vinavyotumiwa kutambua ions za chuma na mbinu za gravimetric za kuamua muundo wa suala (tazama moduli ya mwisho ya sura hii).

Kiwango ambacho dutu inaweza kufutwa katika maji, au kutengenezea yoyote, inaelezwa kwa kiasi kikubwa kama umumunyifu wake, hufafanuliwa kama mkusanyiko wa juu wa dutu ambayo inaweza kupatikana chini ya hali maalum. Vipengele vilivyo na umumunyifu mkubwa vinasemekana kuwa mumunyifu. Dutu hii itapungua wakati hali ya ufumbuzi ni kama kwamba ukolezi wake unazidi umumunyifu wake. Vipengele vilivyo na umwagilivu wa chini vinasemekana kuwa havikuwepo, na haya ni vitu vinavyoweza kuondokana na suluhisho. Maelezo zaidi juu ya dhana hizi muhimu hutolewa katika sura ya maandishi juu ya ufumbuzi. Kwa madhumuni ya kutabiri utambulisho wa yabisi yaliyoundwa na athari za mvua, mtu anaweza tu kutaja ruwaza za umumunyifu ambazo zimeonekana kwa misombo mingi ya ionic (Jedwali\(\PageIndex{1}\)).

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Umumunyifu wa misombo ya kawaida ya Ionic katika Maji

Misombo ya mumunyifu yana	Tofauti na sheria hizi umumunyifu ni pamoja na
kikundi cha 1 cha chuma (Li ^+, Na ^+, K ^+, Rb ^+, na Cs ^+) na ioni ya amonia\(\left(\ce{NH4+}\right)\) ions halide (Cl ^-, ^Br -, na mimi ^-) acetate\(\ce{(C2H3O2- )}\), bicarbonate\(\ce{(HCO3- )}\), nitrate\(\ce{(NO3- )}\), na\(\ce{(ClO3- )}\) ions chlorate \(\ce{(SO4- )}\)ioni ya sulfate	halides ya Ag ^+\(\ce{Hg2^2+}\),, na Pb ^2 ^+ sulfates ya Ag ^+, Ba ^2 ^+, Ca ^2 ^+\(\ce{Hg2^2+}\), Pb ^2 ^+, na Sr ^2 ^+
Misombo isiyo na misombo yana	Isipokuwa na sheria hizi insolubility ni pamoja na
carbonate\(\ce{(CO3^2- )}\), chromate\(\ce{(CrO4^2- )}\)\(\ce{(PO4^3- )}\), phosphate, na sulfidi (S ^2-) ions hidroksidi ioni (^OH -)	misombo ya anions hizi na cations kundi 1 chuma na ion amonia hidroksidi ya cations ya chuma ya kundi 1 na Ba ^2 ^+

Mfano wazi wa mvua huzingatiwa wakati ufumbuzi wa iodidi ya potasiamu na nitrati ya risasi huchanganywa, na kusababisha kuundwa kwa iodidi imara ya risasi:

\[\ce{2KI}(aq)+\ce{Pb(NO3)2}(aq)\rightarrow \ce{PbI2}(s)+\ce{2KNO3}(aq) \nonumber \]

Uchunguzi huu ni sambamba na miongozo umumunyifu: tu hakuna kiwanja kati ya wote wanaohusika ni risasi iodidi, moja ya isipokuwa kwa umumunyifu wa jumla wa chumvi iodidi.

Equation ya ioniki ya wavu inayowakilisha mmenyuko huu ni:

\[\ce{Pb^2+}(aq)+\ce{2I-}(aq)\rightarrow \ce{PbI2}(s) \nonumber \]

Kiongozi iodidi ni mkali njano imara ambayo zamani ilitumika kama rangi ya msanii inayojulikana kama iodini njano (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Mali ya fuwele safi ya PBi _{2 huwafanya} kuwa muhimu kwa ajili ya utengenezaji wa detectors ya X-ray na gamma ray.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Upepo wa aina ya PBi ₂ wakati ufumbuzi ulio na Pb ^{2 +} na mimi ^- huchanganywa. (mikopo: Der Kreole/Wikimedia Commons)

Picha inaonyeshwa kwenye dutu ya njano ya kijani ya opaque iliyopigwa kwa njia ya kioevu kilicho wazi, isiyo na rangi katika tube ya mtihani.

Miongozo ya umumunyifu katika Jedwali\(\PageIndex{1}\) inaweza kutumika kutabiri kama mmenyuko wa mvua utatokea wakati ufumbuzi wa misombo ya ioniki ya mumunyifu huchanganywa pamoja. Moja tu mahitaji ya kutambua ions wote sasa katika ufumbuzi na kisha kufikiria kama inawezekana cation/anion pairing inaweza kusababisha kiwanja hakuna. Kwa mfano, kuchanganya ufumbuzi wa nitrati ya fedha na fluoride ya sodiamu itazalisha suluhisho iliyo na Ag ⁺\(\ce{NO3-}\),, Na ⁺, na F ^- ions. Mbali na misombo miwili ya ionic iliyopo awali katika ufumbuzi, AgNo ₃ na NaF, misombo miwili ya ziada ya ionic inaweza kupatikana kutoka kwa mkusanyiko huu wa ions: NaNo ₃ na aGF. Miongozo ya umumunyifu huonyesha chumvi zote za nitrati ni mumunyifu lakini hiyo aGF ni moja ya tofauti na umumunyifu wa jumla wa chumvi za fluoride. Kwa hiyo, mmenyuko wa mvua unatabiriwa kutokea, kama ilivyoelezwa na equations zifuatazo:

\[\ce{NaF}(aq)+\ce{AgNO3}(aq)\rightarrow \ce{AgF}(s)+\ce{NaNO3}(aq)\hspace{20px}\ce{(molecular)} \nonumber \]

\[\ce{Ag+}(aq)+\ce{F-}(aq)\rightarrow \ce{AgF}(s)\hspace{20px}\ce{(net\: ionic)} \nonumber \]

Mfano\(\PageIndex{1}\): Predicting Precipitation Reactions

Kutabiri matokeo ya kuchanganya ufumbuzi wa kujilimbikizia kwa misombo yafuatayo ya ionic. Kama mvua inatarajiwa, kuandika uwiano wavu ionic equation kwa majibu.

1. sulfate ya potassium na nitrati
2. lithiamu kloridi na acetate fedha
3. risasi nitrate na carbonate amonia

Suluhisho

(a) Bidhaa mbili zinazowezekana kwa mchanganyiko huu ni KNO ₃ na BaSO ₄. Miongozo ya umumunyifu inaonyesha BaSO ₄ haipatikani, na hivyo mmenyuko wa mvua unatarajiwa. wavu ionic equation kwa mmenyuko huu, inayotokana kwa namna ya kina katika moduli ya awali, ni

\[\ce{Ba^2+}(aq)+\ce{SO4^2-}(aq)\rightarrow \ce{BaSO4}(s) \nonumber \]

(b) Bidhaa mbili zinazowezekana kwa mchanganyiko huu ni LiC ₂ H ₃ O ₂ na AgCl. Miongozo ya umumunyifu huonyesha AgCl haipatikani, na hivyo mmenyuko wa mvua unatarajiwa. wavu ionic equation kwa mmenyuko huu, inayotokana kwa namna ya kina katika moduli ya awali, ni

\[\ce{Ag+}(aq)+\ce{Cl-}(aq)\rightarrow \ce{AgCl}(s) \nonumber \]

(c) Bidhaa mbili zinazowezekana kwa mchanganyiko huu ni PBCo ₃ na NH ₄ NO ₃. Miongozo ya umumunyifu inaonyesha PBCo ₃ haipatikani, na hivyo mmenyuko wa mvua unatarajiwa. wavu ionic equation kwa mmenyuko huu, inayotokana kwa namna ya kina katika moduli ya awali, ni

\[\ce{Pb^2+}(aq)+\ce{CO3^2-}(aq)\rightarrow \ce{PbCO3}(s) \nonumber \]

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Ni suluhisho gani linaweza kutumika kuimarisha ion ya bariamu, Ba ^{2 +}, katika sampuli ya maji: kloridi ya sodiamu, hidroksidi ya sodiamu, au sulfate ya sodiamu? Je, ni formula gani ya kutarajia kutarajiwa?

Jibu

sulfate ya sodiamu, BaSO ₄

 

Athari ya Asidi-Msingi

Mmenyuko wa asidi-msingi ni moja ambayo ion hidrojeni, H ⁺, huhamishwa kutoka kwa aina moja ya kemikali hadi nyingine. Athari hizo ni za umuhimu wa kati kwa michakato mbalimbali ya asili na teknolojia, kuanzia mabadiliko ya kemikali yanayotokea ndani ya seli na maziwa na bahari, hadi uzalishaji wa viwanda wa mbolea, madawa, na vitu vingine muhimu kwa jamii. Somo la kemia ya asidi-msingi, kwa hiyo, inastahili majadiliano ya kina, na sura kamili ni kujitolea kwa mada hii baadaye katika maandiko.

Kwa madhumuni ya utangulizi huu mfupi, tutazingatia tu aina za kawaida za athari za asidi-msingi zinazofanyika katika ufumbuzi wa maji. Katika muktadha huu, asidi ni dutu ambayo itapasuka katika maji ili kuzalisha ions hydronium, H ₃ O ⁺. Kwa mfano, fikiria equation iliyoonyeshwa hapa:

\[\ce{HCl}(aq)+\ce{H2O}(aq)\rightarrow \ce{Cl-}(aq)+\ce{H3O+}(aq) \nonumber \]

Mchakato unaowakilishwa na equation hii unathibitisha kwamba kloridi hidrojeni ni asidi. Wakati kufutwa katika maji, H ₃ O ⁺ ions huzalishwa na mmenyuko wa kemikali ambayo H ⁺ ions huhamishwa kutoka molekuli ya HCl hadi H ₂ O molekuli (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Wakati gesi ya hidrojeni hidrojeni hupasuka katika maji, (a) inachukua kama asidi, kuhamisha protoni kwenye molekuli za maji ili kuzalisha (b) ioni za hidronium (na ions ya kloridi iliyosafishwa)

Takwimu hii inaonyesha flasks mbili, kinachoitwa na b. flasks wote ni muhuri na Stoppers na ni karibu robo tatu kamili ya kioevu. Flask a ni kinachoitwa H C l ikifuatiwa na g katika mabano. Katika kioevu kuna takriban mifano ya molekuli ya kujaza nafasi ya ishirini inayojumuisha nyanja moja nyekundu na nyanja mbili ndogo zilizounganishwa nyeupe. Lebo H subscript 2 O ikifuatiwa na q katika mabano imeshikamana na mstari kwa moja ya mifano hii. Katika nafasi ya juu ya kioevu katika chupa, nafasi nne za kujaza mifano ya Masi linajumuisha nyanja moja kubwa ya kijani ambayo nyanja ndogo nyeupe imefungwa inavyoonyeshwa. Kwa moja ya mifano hii, lebo H C l ikifuatiwa na g katika mabano inaunganishwa na sehemu ya mstari. Mshale hutolewa kutoka kwenye nafasi ya juu ya kioevu inayoelekeza chini ya kioevu chini. Flask b ni kinachoitwa H subscript 3 O superscript chanya ishara ikifuatiwa na q katika mabano. Hii ni kufuatiwa na ishara pamoja na C l superscript hasi ishara ambayo pia ikifuatiwa na q katika mabano. Katika chupa hii, hakuna molekuli inayoonyeshwa kwenye nafasi ya wazi juu ya kioevu. studio, C l superscript hasi ishara ikifuatiwa na q katika mabano, imeshikamana na sehemu ya mstari kwenye nyanja ya kijani. Tufe hili linazungukwa na molekuli nne zinazojumuisha kila moja ya nyanja moja nyekundu na nyanja mbili nyeupe ndogo. Wachache wa molekuli hizi huonekana tofauti na nyanja za kijani katika kioevu. sehemu line unajumuisha mmoja wao kwa studio H subscript 2 O ambayo ni ikifuatiwa na l katika mabano. Kuna molekuli chache zilizoundwa kutoka kwenye nyanja moja kubwa nyekundu ambayo nyanja tatu ndogo nyeupe zimefungwa. Sehemu ya mstari hutolewa kutoka kwa mojawapo ya haya hadi studio H subscript 3 O superscript ishara chanya, ikifuatiwa na q katika mabano.

Hali ya HCl ni kwamba majibu yake na maji kama ilivyoelezwa tu ni ya ufanisi wa 100%: Karibu kila molekuli ya HCl ambayo hupasuka katika maji itafanyika majibu haya. Acids ambayo huguswa kabisa kwa mtindo huu huitwa asidi kali, na HCl ni moja kati ya wachache tu wa misombo ya kawaida ya asidi ambayo huwekwa kama nguvu (Jedwali\(\PageIndex{1}\)). Idadi kubwa zaidi ya misombo hufanya kama asidi dhaifu na sehemu tu huguswa na maji, na kuacha idadi kubwa ya molekuli zilizovunjwa katika fomu yao ya awali na kuzalisha kiasi kidogo cha ioni za hidronium. Asidi dhaifu hukutana kwa kawaida katika asili, kuwa vitu vinavyohusika na ladha ya tangy ya matunda ya machungwa, hisia ya kuumwa kwa wadudu, na harufu mbaya zinazohusiana na harufu ya mwili. Mfano unaojulikana wa asidi dhaifu ni asidi ya asidi, kiungo kikuu katika vinegars ya chakula:

\[\ce{CH3CO2H}(aq)+\ce{H2O}(l)\rightleftharpoons \ce{CH3CO2-}(aq)+\ce{H3O+}(aq) \nonumber \]

Wakati kufutwa katika maji chini ya hali ya kawaida, tu juu ya 1% ya molekuli asidi asidi ni sasa katika fomu ionized,\(\ce{CH3CO2-}\) (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). (Matumizi ya mshale mara mbili katika equation hapo juu inaashiria sehemu ya mmenyuko wa mchakato huu, dhana kushughulikiwa kikamilifu katika sura juu ya usawa wa kemikali.)

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): (a) Matunda kama vile machungwa, mandimu, na mazabibu yana asidi dhaifu ya asidi citric. (b) Vinegars vyenye asidi asidi asidi asidi. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Scott Bauer; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Brücke-Osteuropa/Wikimedia Commons)

Takwimu hii ina picha mbili, kila mmoja na fomu inayohusishwa ya miundo iliyotolewa kwenye kona ya chini kushoto ya picha. Picha ya kwanza ni picha ya aina mbalimbali za vipande nyembamba, sehemu za mviringo za matunda ya machungwa zinazobadilika rangi ya kijani hadi njano, hadi machungwa na nyekundu-machungwa. Slices ni karibu packed juu ya background nyeupe. Fomu ya kimuundo iliyo na picha hii inaonyesha mlolongo wa kati wa atomi tano za C. Athomu ya C ya kushoto ina atomu ya O mara mbili iliyofungwa juu na upande wa kushoto na atomi O iliyofungwa moja chini na kushoto. Atomu moja ya O iliyoambatana ina atomu ya H inayoonyeshwa katika nyekundu upande wake wa kushoto ambayo inaonyeshwa kwa rangi nyekundu. Atomu ya pili ya C inayohamia upande wa kulia ina atomi H zilizounganishwa juu na chini. Atomu ya tatu ya C ina atomi moja ya O iliyofungwa juu ambayo ina atomi ya H upande wake wa kulia. Hii atomu ya tatu C ina chembe C iliyofungwa chini yake ambayo ina atomu O mara mbili iliyofungwa chini na upande wa kushoto na atomi ya O yenye wimbo mmoja chini na kulia. Athomu ya H inaonekana katika nyekundu na inaonyeshwa katika pink hadi kulia ya atomi O iliyofungwa moja kwa moja. Atomu ya nne ya C ina atomi H zilizounganishwa juu na chini. Atomi ya tano ya C iko mwisho wa muundo. Ina O atomi mara mbili Bonded juu na kulia na wimbo Bonded O atomi chini na kulia. Atomu moja ya O iliyounganishwa ina atomu nyekundu H upande wake wa kulia ambayo inaonyeshwa kwa pink. Picha ya pili ni picha ya chupa za siki. Chupa zimeandikwa, “Vigaji ya Balsamic,” na huonekana kuwa wazi na isiyo rangi. Kioevu katika chupa hii inaonekana kuwa kahawia. Fomula ya kimuundo inayoonekana na picha hii inaonyesha mlolongo wa atomi mbili za C. Atomi ya C ya kushoto ina atomi za H zilizounganishwa hapo juu, chini, na upande wa kushoto. C atomi upande wa kulia ina doubly bonded O atomi juu na kulia na single bonded O atomi chini na kulia. Atomi hii O ina chembe H iliyounganishwa na haki yake ambayo inaonyeshwa katika pink.

Jedwali\(\PageIndex{2}\): Asidi Nguvu za kawaida

kiwanja formula	Jina katika Solution yenye maji
HbR	asidi hydrobromic
HCl	asidi hidrokloriki
HI	asidi hydroiodic
NO 3	asidi ya nitriki
chlo 4	asidi perchloric
H 2 HIVYO 4	asidi sulfuriki

Msingi ni dutu ambayo itapasuka ndani ya maji ili kuzalisha ions hidroksidi, ^{OH -}. Msingi wa kawaida ni misombo ya ioniki inayojumuisha cations ya alkali au alkali ya metali ya ardhi (vikundi 1 na 2) pamoja na ioni ya hidroksidi—kwa mfano NaOH na Ca (OH) ₂. Wakati misombo hii hupasuka katika maji, ions ya hidroksidi hutolewa moja kwa moja kwenye suluhisho. Kwa mfano, KOH na Ba (OH) ₂ kufutwa katika maji na dissociate kabisa kuzalisha cations (K ^{+ na Ba 2 +}, kwa mtiririko huo) na ions hidroksidi, OH ^-. Msingi huu, pamoja na hidroksidi nyingine ambazo hutengana kabisa katika maji, huchukuliwa kuwa misingi yenye nguvu.

Fikiria kama mfano uharibifu wa lye (hidroksidi ya sodiamu) katika maji:

\[\ce{NaOH}(s)\rightarrow \ce{Na+}(aq)+\ce{OH-}(aq) \nonumber \]

Equation hii inathibitisha kwamba hidroksidi ya sodiamu ni msingi. Wakati kufutwa katika maji, NaOH dissociates kutoa Na ⁺ na OH ^- ions. Hii pia ni kweli kwa kiwanja kingine chochote cha ioniki kilicho na ioni za hidroksidi. Kwa kuwa mchakato wa dissociation kimsingi ni kamili wakati misombo ionic kufutwa katika maji chini ya hali ya kawaida, NaOH na hidroksidi nyingine ionic wote ni classified kama besi kali.

Tofauti na hidroksidi ioniki, baadhi ya misombo huzalisha ions hidroksidi wakati kufutwa na kemikali kukabiliana na molekuli ya maji. Katika hali zote, misombo hii huguswa kwa sehemu tu na hivyo huwekwa kama besi dhaifu. Aina hizi za misombo pia ni nyingi katika asili na bidhaa muhimu katika teknolojia mbalimbali. Kwa mfano, uzalishaji wa kimataifa wa amonia dhaifu msingi ni kawaida vizuri zaidi ya tani 100 kila mwaka, kuwa sana kutumika kama mbolea ya kilimo, malighafi kwa ajili ya awali ya kemikali ya misombo mingine, na ingredient kazi katika cleaners kaya (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Wakati kufutwa katika maji, amonia humenyuka sehemu ya kutoa ions hidroksidi, kama inavyoonekana hapa:

\[\ce{NH3}(aq)+\ce{H2O}(l)\rightleftharpoons \ce{NH4+}(aq)+\ce{OH-}(aq) \nonumber \]

Hii ni, kwa ufafanuzi, mmenyuko wa asidi-msingi, katika kesi hii inayohusisha uhamisho wa H ⁺ ions kutoka kwa molekuli za maji hadi molekuli za amonia. Chini ya hali ya kawaida, asilimia 1 tu ya amonia iliyovunjwa iko kama\(\ce{NH4+}\) ions.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Amonia ni msingi dhaifu kutumika katika aina mbalimbali za maombi. (a) Amonia safi hutumiwa kama mbolea ya kilimo. (b) Kupunguza ufumbuzi wa amonia ni watakaso wa kaya wenye ufanisi. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Huduma ya Taifa ya Uhifadhi wa Rasilimali; mikopo b: mabadiliko ya kazi na pat00139)

Picha hii inaonyesha trekta kubwa ya kilimo katika shamba akichota dawa ya kunyunyizia shamba na tank kubwa, nyeupe silinda ambayo inaitwa “Tahadhari Amonia.”

Athari za kemikali zilizoelezwa ambapo asidi na besi zilizovunjwa katika maji huzalisha hidroniamu na ioni za hidroksidi, kwa mtiririko huo, ni, kwa ufafanuzi, athari za asidi-msingi. Katika athari hizi, maji hutumikia kama kutengenezea na reactant. Mmenyuko wa neutralization ni aina maalum ya majibu ya asidi-msingi ambayo reactants ni asidi na msingi, bidhaa mara nyingi ni chumvi na maji, na wala majibu ni maji yenyewe:

\[\mathrm{acid+base\rightarrow salt+water} \nonumber \]

Ili kuonyesha mmenyuko wa neutralization, fikiria kinachotokea wakati antacid ya kawaida kama maziwa ya magnesia (kusimamishwa kwa maji ya Mg imara (OH) ₂) inaingizwa ili kupunguza dalili zinazohusiana na asidi ya tumbo ya ziada (HCl):

\[\ce{Mg(OH)2}(s)+\ce{2HCl}(aq)\rightarrow \ce{MgCl2}(aq)+\ce{2H2O}(l). \nonumber \]

Kumbuka kuwa pamoja na maji, mmenyuko huu hutoa chumvi, kloridi ya magnesiamu.

Mfano\(\PageIndex{2}\): Writing Equations for Acid-Base Reactions

Andika usawa wa kemikali kwa athari za asidi-msingi zilizoelezwa hapa:

1. asidi dhaifu hidrojeni hypochlorite humenyuka na maji
2. suluhisho la hidroksidi ya bariamu hupunguzwa na suluhisho la asidi ya nitriki

Suluhisho

(a) reactants mbili hutolewa, HoCl na H ₂ O. Kwa kuwa dutu hii inaripotiwa kuwa asidi, majibu yake na maji yatahusisha uhamisho wa H ⁺ kutoka HoCl hadi H ₂ O ili kuzalisha ioni za hidronium, H ₃ O ⁺ na ioni za hypochlorite, OCL ^- .

\[\ce{HOCl}(aq)+\ce{H2O}(l)\rightleftharpoons \ce{OCl-}(aq)+\ce{H3O+}(aq) \nonumber \]

Mshale mara mbili unafaa katika equation hii kwa sababu inaonyesha HoCl ni asidi dhaifu ambayo haijaitikia kabisa.

(b) reactants mbili hutolewa, Ba (OH) ₂ na HNO ₃. Kwa kuwa hii ni mmenyuko wa neutralization, bidhaa hizo mbili zitakuwa maji na chumvi linajumuisha cation ya hidroksidi ioniki (Ba ^{2 +}) na anion inayozalishwa wakati asidi inapohamisha ion yake ya hidrojeni\(\ce{(NO3- )}\).

\[\ce{Ba(OH)2}(aq)+\ce{2HNO3}(aq)\rightarrow \ce{Ba(NO3)2}(aq)+\ce{2H2O}(l) \nonumber \]

Zoezi\(\PageIndex{21}\)

Andika equation ya ionic ya wavu inayowakilisha neutralization ya asidi yoyote yenye nguvu na hidroksidi ionic. (Kidokezo: Fikiria ions zinazozalishwa wakati asidi kali ni kufutwa katika maji.)

Jibu

\[\ce{H3O+}(aq)+\ce{OH-}(aq)\rightarrow \ce{2H2O}(l) \nonumber \]

Kuchunguza mtazamo microscopic ya asidi kali na dhaifu na besi.

Athari za Kupunguza oxidation

Anga ya dunia ina takriban asilimia 20 ya oksijeni ya Masi, O ₂, gesi yenye athari ya kemikali ambayo ina jukumu muhimu katika kimetaboliki ya viumbe vya aerobic na katika michakato mingi ya mazingira inayounda dunia. Neno oxidation awali lilitumika kuelezea athari za kemikali zinazohusisha O ₂, lakini maana yake imebadilika ili kutaja darasa pana na muhimu la mmenyuko linalojulikana kama athari za kupunguza oxidation (redox). Mifano machache ya athari hizo zitatumika kuendeleza picha wazi ya uainishaji huu.

Baadhi ya athari za redoksi huhusisha uhamisho wa elektroni kati ya spishi za reactant ili kuzalisha bidhaa ioniki, kama vile mmenyuko kati ya sodiamu na klorini ili kuzalisha kloridi ya sodiamu:

\[\ce{2Na}(s)+\ce{Cl2}(g)\rightarrow \ce{2NaCl}(s) \nonumber \]

Ni muhimu kuona mchakato kuhusiana na kila mtu anayejibu, yaani, kuwakilisha hatima ya kila reactant kwa namna ya equation inayoitwa nusu-mmenyuko:

\[ \begin{align*} \ce{2Na}(s) &\rightarrow \ce{2Na+}(s)+\ce{2e-} \\[4pt] \ce{Cl2}(g)+\ce{2e-} &\rightarrow \ce{2Cl-}(s) \end{align*} \nonumber \]

Milinganyo hii inaonyesha kwamba atomi za Na zinapoteza elektroni ilhali atomi za Cl (katika molekuli ya Cl ₂) zinapata elektroni, “s” scripts kwa ions zinazosababisha kuashiria zipo katika mfumo wa kiwanja imara ioniki. Kwa athari za redox za aina hii, kupoteza na faida ya elektroni hufafanua michakato ya ziada ambayo hutokea:

\ (\ kuanza {align}
\ textbf {oxidation} &=\ textrm {kupoteza elektroni}\
\ textbf {kupunguza} &=\ textrm {faida ya elektroni}
\ mwisho {align}\)

Katika mmenyuko huu, basi, sodiamu ni oxidized na klorini hupunguzwa. Kutazamwa kwa mtazamo wa kazi zaidi, kazi za sodiamu kama wakala wa kupunguza (reductant), kwani hutoa elektroni kwa (au inapunguza) klorini. Vivyo hivyo, klorini hufanya kazi kama wakala wa oksidi (kioksidishaji), kwani huondoa elektroni kutoka kwa sodiamu (oxidizes).

\ (\ kuanza {align}
\ textbf {kupunguza wakala} &=\ textrm {spishi ambayo ni iliyooksidishwa}\
\ textbf {wakala oxidizing} &=\ textrm {spishi ambayo imepunguzwa}
\ mwisho {align}\)

Baadhi ya taratibu za redox, hata hivyo, hazihusishi uhamisho wa elektroni. Fikiria, kwa mfano, mmenyuko sawa na ule unaojitokeza\(\ce{NaCl}\):

\[\ce{H2}(g)+\ce{Cl2}(g)\rightarrow \ce{2HCl}(g) \nonumber \]

Bidhaa ya mmenyuko huu ni kiwanja cha covalent, hivyo uhamisho wa elektroni kwa maana ya wazi hauhusiki. Ili kufafanua kufanana kwa mmenyuko huu kwa uliopita na kuruhusu ufafanuzi usiojulikana wa athari za redox, mali inayoitwa namba ya oxidation imefafanuliwa. Nambari ya oksidi (au hali ya oksidi) ya elementi katika kiwanja ni chaji atomi zake ingekuwa zimiliki kama kiwanja kilikuwa ioniki. Miongozo ifuatayo hutumiwa kugawa namba za oksidi kwa kila elementi katika molekuli au ioni.

1. Idadi ya oxidation ya atomi katika dutu ya msingi ni sifuri.
2. Nambari ya oxidation ya ion monatomic ni sawa na malipo ya ion.
3. Nambari za oxidation kwa nonmetali za kawaida hutolewa kama ifuatavyo:
   • Hidrojeni: +1 ikiwa ni pamoja na nonmetali, -1 ikiwa ni pamoja na metali
   • Oksijeni: -2 katika misombo zaidi, wakati mwingine -1 (kinachojulikana peroxides,\(\ce{O2^2-}\)), mara chache sana\(-\dfrac{1}{2}\) (kinachojulikana superoxides,\(\ce{O2-}\)), maadili mazuri wakati wa pamoja na F (maadili hutofautiana)
   • Halojeni: -1 kwa F daima, -1 kwa halojeni nyingine isipokuwa ikiwa ni pamoja na oksijeni au halojeni nyingine (idadi nzuri ya oxidation katika kesi hizi, maadili tofauti)
4. Jumla ya namba za oksidi kwa atomi zote katika molekuli au ioni ya polyatomiki inalingana na chaji kwenye molekuli au ion.

Kumbuka: Mkataba sahihi wa kuripoti malipo ni kuandika namba kwanza, ikifuatiwa na ishara (kwa mfano, 2+), wakati nambari ya oxidation imeandikwa na mlolongo uliobadilishwa, ishara ikifuatiwa na namba (kwa mfano, +2). Mkataba huu unalenga kusisitiza tofauti kati ya mali hizi mbili zinazohusiana.

Mfano\(\PageIndex{3}\): Assigning Oxidation Numbers

Fuata miongozo katika sehemu hii ya maandishi kuwapa idadi oxidation kwa mambo yote katika aina zifuatazo:

1. H ₂ S
2. \(\ce{SO3^2-}\)
3. Na ₂ SO ₄

Suluhisho

(a) Kwa mujibu wa mwongozo wa 1, nambari ya oxidation ya H ni +1.

Kutumia nambari hii ya oxidation na formula ya kiwanja, mwongozo wa 4 unaweza kutumiwa kuhesabu namba ya oxidation ya sulfuri:

\(\ce{charge\: on\: H2S}=0=(2\times +1)+(1\times x)\)

\(x=0-(2\times +1)=-2\)

(b) Mwongozo wa 3 unaonyesha idadi ya oksijeni ya oksijeni ni -1.

Kutumia nambari hii ya oxidation na formula ya ion, mwongozo wa 4 unaweza kutumiwa kuhesabu nambari ya oxidation ya sulfuri:

\(\ce{charge\: on\: SO3^2-}=-2=(3\times -2)+(1\times x)\)
\(x=-2-(3\times -2)=+4\)

(c) Kwa misombo ya ionic, ni rahisi kugawa namba za oxidation kwa cation na anion tofauti.

Kwa mujibu wa mwongozo wa 2, nambari ya oxidation ya sodiamu ni +1.

Kutokana na idadi ya kawaida ya oksijeni ya oksijeni (-1 kwa mwongozo 3), idadi ya oxidation ya sulfuri imehesabiwa kama ilivyoagizwa na mwongozo 4:

\(\ce{charge\: on\: SO4^2-}=-2=(4\times -2)+(1\times x)\)

\(x=-2-(4\times -2)=+6\)

Zoezi\(\PageIndex{3}\)

Weka majimbo ya oxidation kwa vipengele ambavyo atomi zinasisitizwa katika kila moja ya misombo au ions zifuatazo:

1. KM N ₃
2. Al Ah ₃
3. \(\mathrm{\underline{N}H_4^+}\)
4. \(\mathrm{\sideset{ }{_{\large{4}}^{-}}{H_2\underline{P}O}}\)

Jibu

N, +5

Jibu b

Al, +3

Jibu c

N, 1-3

Jibu d

P, +5

Kutumia dhana ya namba ya oxidation, ufafanuzi wote wa umoja wa mmenyuko wa redox umeanzishwa. Athari za kupunguza oxidation (redox) ni zile ambazo vipengele moja au zaidi vinavyohusika vinapata mabadiliko katika idadi ya oxidation. Wakati idadi kubwa ya athari redox kuhusisha mabadiliko katika idadi oxidation kwa mambo mawili au zaidi, isipokuwa chache kuvutia na sheria hii kufanya zipo kama inavyoonekana hapa chini\). Ufafanuzi wa michakato ya ziada ya darasa hili la majibu yanarekebishwa kama inavyoonekana hapa:

\ [kuanza {align}
\ textbf {oxidation} &=\ textrm {ongezeko la idadi oxidation}\
\ textbf {kupunguza} &=\ textrm {kupungua kwa idadi oxidation}
\ mwisho {align}\ nonumber\]

Kurudi kwenye athari zilizotumiwa kuanzisha mada hii, wanaweza sasa wote kutambuliwa kama michakato ya redox. Katika mmenyuko kati ya sodiamu na klorini ili kuzalisha kloridi ya sodiamu, sodiamu inaksidishwa (idadi yake ya oxidation huongezeka kutoka 0 katika Na hadi +1 katika NaCl) na klorini imepunguzwa (idadi yake ya oxidation inapungua kutoka 0 katika Cl ₂ hadi -1 katika NaCl). Katika mmenyuko kati ya hidrojeni ya molekuli na klorini, hidrojeni ni oxidized (idadi yake ya oxidation huongezeka kutoka 0 katika H ₂ hadi +1 katika HCl) na klorini imepunguzwa (idadi yake ya oxidation inapungua kutoka 0 katika Cl ₂ hadi -1 katika HCl).

Aina kadhaa za athari za redox zinatambuliwa, ikiwa ni pamoja na athari za mwako ambazo hupunguza (pia huitwa mafuta) na kioksidishaji (mara nyingi, lakini si lazima, oksijeni ya molekuli) huguswa kwa nguvu na kuzalisha kiasi kikubwa cha joto, na mara nyingi mwanga, kwa namna ya moto. Athari kali za mafuta ya roketi kama vile ile iliyoonyeshwa hapa chini ni michakato ya mwako. Mmenyuko wa kawaida wa propellant ambayo alumini imara ni oxidized na perchlorate ya amonia inawakilishwa na equation hii:

\[\ce{10Al}(s)+\ce{6NH4ClO4}(s)\rightarrow \ce{4Al2O3}(s)+\ce{2AlCl3}(s)+\ce{12H2O}(g)+\ce{3N2}(g) \nonumber \]

Tazama video fupi inayoonyesha kurusha mtihani wa inji ndogo, mfano, mseto wa roketi iliyopangwa kutumika katika mfumo mpya wa Uzinduzi wa Nafasi unaotengenezwa na NASA. Injini za kwanza zinazorusha saa 3 s (moto wa kijani) hutumia mchanganyiko wa mafuta/kioksidishaji kiowevu, na ya pili, inji zenye nguvu zaidi zinazorusha saa 4 s (moto wa njano) hutumia mchanganyiko imara.

Athari moja ya uhamisho (uingizwaji) ni athari za redox ambazo ion katika suluhisho huhamishwa (au kubadilishwa) kupitia oxidation ya kipengele cha metali. Mfano mmoja wa kawaida wa aina hii ya mmenyuko ni oxidation ya asidi ya metali fulani:

\[\ce{Zn}(s)+\ce{2HCl}(aq)\rightarrow \ce{ZnCl2}(aq)+\ce{H2}(g) \nonumber \]

Vipengele vya metali vinaweza pia kuwa vioksidishaji na ufumbuzi wa chumvi nyingine za chuma; kwa mfano:

\[\ce{Cu}(s)+\ce{2AgNO3}(aq)\rightarrow \ce{Cu(NO3)2}(aq)+\ce{2Ag}(s) \nonumber \]

Tabia hii inaweza kuzingatiwa kwa kuweka waya wa shaba katika suluhisho iliyo na chumvi ya fedha iliyoharibika. Ions za fedha katika suluhisho zinapunguzwa kwa fedha ya msingi kwenye uso wa waya wa shaba, na kusababisha Cu ^{2 +} ions kufutwa katika suluhisho la kutoa rangi ya bluu ya tabia (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): (a) Waya wa shaba huonyeshwa karibu na suluhisho iliyo na ions za fedha (I). (b) Uhamisho wa ions za fedha zilizoharibiwa na ions za shaba husababisha (c) mkusanyiko wa chuma cha fedha za kijivu kwenye waya na maendeleo ya rangi ya bluu katika suluhisho, kutokana na ions za shaba zilizoharibika. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mark Ott)

Takwimu hii ina picha tatu. Katika, waya shaba coiled ni inavyoonekana kando tube mtihani kujazwa na wazi, colorless kioevu. Katika b, waya imeingizwa kwenye tube ya mtihani na kioevu kilicho wazi, kisicho rangi. Katika c, tube ya mtihani ina kioevu cha rangi ya bluu na waya iliyopigwa inaonekana kuwa na mipako ya kijivu ya kijivu ya kijivu.

Mfano\(\PageIndex{4}\): Describing Redox Reactions

Tambua milinganyo ambayo inawakilisha athari za redox, kutoa jina kwa majibu ikiwa inafaa. Kwa athari hizo kutambuliwa kama redox, jina kioksidishaji na reductant.

1. \(\ce{ZnCO3}(s)\rightarrow \ce{ZnO}(s)+\ce{CO2}(g)\)
2. \(\ce{2Ga}(l)+\ce{3Br2}(l)\rightarrow \ce{2GaBr3}(s)\)
3. \(\ce{2H2O2}(aq)\rightarrow \ce{2H2O}(l)+\ce{O2}(g)\)
4. \(\ce{BaCl2}(aq)+\ce{K2SO4}(aq)\rightarrow \ce{BaSO4}(s)+\ce{2KCl}(aq)\)
5. \(\ce{C2H4}(g)+\ce{3O2}(g)\rightarrow \ce{2CO2}(g)+\ce{2H2O}(l)\)

Suluhisho la Marekani

Redox athari ni kutambuliwa kwa ufafanuzi kama mambo moja au zaidi kupitia mabadiliko katika idadi oxidation.

1. Hii sio mmenyuko wa redox, kwani namba za oksidi hazibadilika kwa vipengele vyote.
2. Hii ni mmenyuko wa redox. Gallium ni oxidized, idadi yake ya oxidation kuongezeka kutoka 0 katika Ga (l) hadi +3 katika GaBr ₃ (s). Wakala wa kupunguza ni Ga (l). Bromini imepunguzwa, idadi yake ya oxidation inapungua kutoka 0 katika Br ₂ (l) hadi -1 katika GaBr ₃ (s). Wakala wa oxidizing ni Br ₂ (l).
3. Hii ni mmenyuko wa redox. Ni mchakato wa kuvutia sana, kwa sababu inahusisha kipengele hicho, oksijeni, inakabiliwa na oxidation na kupunguza (kinachojulikana kama mmenyuko wa kutofautiana). Oksijeni ni oxidized, idadi yake ya oxidation inaongezeka kutoka -1 katika H _{2 O 2} (aq) hadi 0 katika O ₂ (g). Oksijeni pia imepunguzwa, idadi yake ya oksidi inapungua kutoka -1 katika H _{2 O 2} (aq) hadi -1 katika H ₂ O (l). Kwa athari za kutofautiana, dutu sawa hufanya kazi kama kioksidishaji na kupunguza.
4. Hii sio mmenyuko wa redox, kwani namba za oksidi hazibadilika kwa vipengele vyote.
5. Hii ni mmenyuko wa redox (mwako). Carbon ni oxidized, idadi yake ya oxidation kuongezeka kutoka -1 katika C ₂ H ₄ (g) hadi +4 katika CO ₂ (g). Wakala wa kupunguza (mafuta) ni C ₂ H ₄ (g). Oksijeni imepunguzwa, idadi yake ya oxidation inapungua kutoka 0 katika O ₂ (g) hadi -1 katika H ₂ O (l). Wakala wa oxidizing ni O ₂ (g).

Zoezi\(\PageIndex{4}\)

Equation hii inaelezea uzalishaji wa kloridi ya bati (II):

\[\ce{Sn}(s)+\ce{2HCl}(g)\rightarrow \ce{SnCl2}(s)+\ce{H2}(g) \nonumber \]

Je, hii ni mmenyuko wa redox? Kama ni hivyo, kutoa jina maalum zaidi kwa ajili ya majibu kama inafaa, na kutambua kioksidishaji na reductant.

Jibu

Ndiyo, mmenyuko moja-badala. Sn (s) ni reductant, HCl (g) ni kioksidishaji.

 

Kusawazisha Reactions Redox kupitia Njia ya Nusu-Reaction

Athari za Redox zinazotokea katika vyombo vya habari vyenye maji mara nyingi huhusisha maji, ioni za hidroniamu, na ioni za hidroksidi kama majibu au bidhaa. Ingawa spishi hizi hazipatikani au zimepunguzwa, zinashiriki katika mabadiliko ya kemikali kwa njia nyingine (k.m., kwa kutoa elementi zinazohitajika kuunda oksianioni). Ulinganifu unaowakilisha athari hizi wakati mwingine ni vigumu sana kusawazisha na ukaguzi, hivyo mbinu za utaratibu zimeandaliwa ili kusaidia katika mchakato. Njia moja muhimu sana ni kutumia njia ya athari za nusu, ambayo inahusisha hatua zifuatazo:

1. Andika majibu mawili ya nusu inayowakilisha mchakato wa redox.
2. Mizani vipengele vyote isipokuwa oksijeni na hidrojeni.
3. Mizani atomi oksijeni kwa kuongeza H ₂ O molekuli.
4. Mizani atomi za hidrojeni kwa kuongeza H ⁺ ions.
5. Malipo ya usawa ¹ kwa kuongeza elektroni.
6. Ikiwa ni lazima, kuzidisha kila coefficients ya nusu ya majibu kwa integers ndogo iwezekanavyo ili kutoa idadi sawa ya elektroni katika kila mmoja.
7. Ongeza uwiano nusu-athari pamoja na kurahisisha kwa kuondoa spishi zinazoonekana pande zote mbili za equation.
8. Kwa athari zinazotokea katika vyombo vya habari vya msingi (ions nyingi za hidroksidi), fanya hatua hizi za ziada:
   • Ongeza ^{OH -ions} kwa pande zote mbili za equation kwa idadi sawa na idadi ya H ⁺ ions.
   • Upande wa equation iliyo na H ⁺ na OH ^{- ions,} kuchanganya ions hizi ili kuzalisha molekuli za maji.
   • Kurahisisha equation kwa kuondoa molekuli yoyote redundant maji.
9. Hatimaye, kuangalia kuona kwamba wote idadi ya atomi na jumla ya mashtaka ² ni uwiano.

Mfano\(\PageIndex{5}\): Balancing Redox Reactions in Acidic Solution

Andika usawa wa usawa kwa mmenyuko kati ya ion dichromate na chuma (II) ili kuzalisha chuma (III) na chromium (III) katika suluhisho la tindikali.

\[\ce{Cr2O7^2- + Fe^2+ \rightarrow Cr^3+ + Fe^3+} \nonumber \]

Suluhisho la Marekani

Andika majibu mawili ya nusu.

Kila majibu ya nusu yatakuwa na reactant moja na bidhaa moja yenye kipengele kimoja sawa.

\(\ce{Fe^2+ \rightarrow Fe^3+}\)
\(\ce{Cr2O7^2- \rightarrow Cr^3+}\)

Mizani vipengele vyote isipokuwa oksijeni na hidrojeni. Nusu ya mmenyuko wa chuma tayari ni sawa, lakini mmenyuko wa nusu ya chromium unaonyesha atomi mbili za Cr upande wa kushoto na atomi moja ya Cr upande wa kulia. Kubadilisha mgawo upande wa kulia wa equation hadi 2 hufikia usawa kuhusiana na atomi za Cr.

\(\ce{Fe^2+ \rightarrow Fe^3+}\)
\(\ce{Cr2O7^2- \rightarrow 2Cr^3+}\)

Mizani atomi za oksijeni kwa kuongeza H ₂ O molekuli. Nusu-mmenyuko wa chuma hauna atomi O. Nusu-mmenyuko wa chromium inaonyesha atomi saba za O upande wa kushoto na hakuna upande wa kulia, hivyo molekuli saba za maji zinaongezwa upande wa kulia.

\(\ce{Fe^2+ \rightarrow Fe^3+}\)
\(\ce{Cr2O7^2- \rightarrow 2Cr^3+ + 7H2O}\)

Mizani atomi za hidrojeni kwa kuongeza H ⁺ ions. Nusu-mmenyuko wa chuma hauna atomi za H. Nusu-mmenyuko wa chromium inaonyesha atomi 14 H upande wa kulia na hakuna upande wa kushoto, hivyo ioni 14 za hidrojeni zinaongezwa upande wa kushoto.

\(\ce{Fe^2+ \rightarrow Fe^3+}\)
\(\ce{Cr2O7^2- + 14H+ \rightarrow 2Cr^3+ + 7H2O}\)

Mizani malipo kwa kuongeza elektroni. Nusu ya mmenyuko wa chuma inaonyesha malipo ya jumla ya 2+ upande wa kushoto (1 Fe ^{2 +} ion) na 3+ upande wa kulia (1 Fe ^{3 +} ion). Kuongeza elektroni moja upande wa kulia huleta jumla ya malipo ya upande huo hadi (3+) + (1-) = 2+, na usawa wa malipo unapatikana.

Nusu-mmenyuko wa chromium inaonyesha malipo ya jumla ya (1 × 2 ÷) + (14 × 1+) = 12+ upande wa kushoto (\(\ce{1 Cr2O7^2-}\)ion na 14 H ⁺ ions). Malipo ya jumla upande wa kulia ni (2 × 3+) = 6 + (2 Cr ^{3 +} ions). Kuongeza elektroni sita upande wa kushoto kutaleta jumla ya malipo ya upande huo hadi (12+ + 6—) = 6+, na usawa wa malipo unapatikana.

 

\(\ce{Fe^2+ \rightarrow Fe^3+ + e-}\)
\(\ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6e- \rightarrow 2Cr^3+ + 7H2O}\)

Panua nusu-athari mbili hivyo idadi ya elektroni katika mmenyuko mmoja inalingana na idadi ya elektroni katika mmenyuko mwingine. Ili kuwa sawa na uhifadhi wa wingi, na wazo kwamba athari za redox zinahusisha uhamisho (sio uumbaji au uharibifu) wa elektroni, mgawo wa nusu ya mmenyuko wa chuma lazima uongezwe na 6.

 

\(\ce{6Fe^2+ \rightarrow 6Fe^3+ + 6e-}\)
\(\ce{Cr2O7^2- + 6e- + 14H+ \rightarrow 2Cr^3+ + 7H2O}\)

Kuongeza uwiano nusu athari na kufuta aina kwamba kuonekana pande zote mbili za equation.

\[\ce{6Fe^2+ + Cr2O7^2- + 6e- + 14H+ \rightarrow 6Fe^3+ + 6e- + 2Cr^3+ + 7H2O} \nonumber \]

Elektroni sita tu ni spishi redundant. Kuwaondoa kutoka kila upande wa equation hutoa equation kilichorahisishwa, uwiano hapa:

\[\ce{6Fe^2+ + Cr2O7^2- + 14H+ \rightarrow 6Fe^3+ + 2Cr^3+ + 7H2O} \nonumber \]

hundi ya mwisho ya atomi na malipo usawa unathibitisha equation ni uwiano.

Hundi ya mwisho ya atomi na malipo usawa unathibitisha equation ni uwiano.

	Wanyanyabiashara	Bidhaa
Fe	6	6
Cr	2	2
O	7	7
H	14	14
malipo	24+	24+

Zoezi\(\PageIndex{5}\)

Katika suluhisho la tindikali, peroxide ya hidrojeni humenyuka na Fe ^{2 + ili kuzalisha Fe 3 +} na H ₂ O. kuandika usawa wa usawa kwa mmenyuko huu.

Jibu

\[\ce{H2O2}(aq)+\ce{2H+}(aq)+\ce{2Fe^2+} \rightarrow \ce{2H2O}(l)+\ce{2Fe^3+} \nonumber \]

 

Muhtasari

Athari za kemikali zinawekwa kulingana na mifumo sawa ya tabia. Idadi kubwa ya athari muhimu zinajumuishwa katika makundi matatu: mvua, asidi-msingi, na kupunguza oxidation (redox). Athari za mvua zinahusisha malezi ya bidhaa moja au zaidi. Athari za msingi za asidi zinahusisha uhamisho wa ions hidrojeni kati ya reactants. Redox athari kuhusisha mabadiliko katika idadi oxidation kwa moja au zaidi reactant vipengele. Kuandika milinganyo ya uwiano kwa baadhi ya athari za redox zinazotokea katika ufumbuzi wa maji ni rahisi kwa kutumia mbinu ya utaratibu inayoitwa njia ya nusu-mmenyuko.

maelezo ya chini

1. 1 Mahitaji ya “usawa wa malipo” ni aina maalum ya “usawa wa wingi” ambapo spishi zinazohusika ni elektroni. Equation lazima kuwakilisha idadi sawa ya elektroni kwenye pande reactant na bidhaa, na hivyo atomi zote mbili na mashtaka lazima uwiano.
2. 2 Mahitaji ya “usawa wa malipo” ni aina maalum ya “usawa wa wingi” ambapo spishi zinazohusika ni elektroni. Equation lazima kuwakilisha idadi sawa ya elektroni kwenye pande reactant na bidhaa, na hivyo atomi zote mbili na mashtaka lazima uwiano.

faharasa

asidi

Dutu inayozalisha H ₃ O ⁺ wakati kufutwa katika maji

mmenyuko wa asidi-msingi

mmenyuko kuwashirikisha uhamisho wa ion hidrojeni kati ya aina reactant

msingi

Dutu inayozalisha OH ^- wakati kufutwa katika maji

mmenyuko wa mwako

kraftfulla redox mmenyuko kuzalisha kiasi kikubwa cha nishati katika mfumo wa joto na, wakati mwingine, mwanga

nusu-mmenyuko

equation ambayo inaonyesha kama kila reactant kupoteza au faida elektroni katika mmenyuko.

isiyoweza kutatuliwa

ya umumunyifu wa chini; kufuta tu kwa kiasi kidogo

neutralization majibu

mmenyuko kati ya asidi na msingi wa kuzalisha chumvi na maji

oxidation

mchakato ambao idadi oxidation kipengele ni kuongezeka kwa hasara ya elektroni

mmenyuko wa kupunguza oxidation

(pia, mmenyuko wa redox) mmenyuko unaohusisha mabadiliko katika idadi ya oxidation kwa vipengele moja au zaidi ya reactant

idadi ya oxidation

(pia, hali oxidation) malipo kila atomi ya kipengele ingekuwa katika kiwanja kama kiwanja walikuwa ionic

wakala oxidizing

(pia, kioksidishaji) Dutu ambayo huleta juu ya oxidation ya dutu nyingine, na katika mchakato inakuwa kupunguzwa

harakisha

hakuna bidhaa ambayo hutokana na mmenyuko wa reactants mumunyifu

mmenyuko wa mvua

mmenyuko unaozalisha bidhaa moja au zaidi; wakati reactants ni misombo ya ionic, wakati mwingine huitwa mbili-displacement au metathesis

kupunguza

mchakato ambao idadi oxidation kipengele ni ilipungua kwa faida ya elektroni

wakala wa kupunguza

(pia, kupunguza) Dutu ambayo huleta juu ya kupunguza dutu nyingine, na katika mchakato inakuwa oxidized

chumvi

kiwanja cha ioniki ambacho kinaweza kuundwa na mmenyuko wa asidi yenye msingi ambayo ina cation na anion isipokuwa hidroksidi au oksidi

mmenyuko mmoja wa makazi

(pia, badala) mmenyuko wa redox unaohusisha oxidation ya dutu ya msingi na aina ya ionic

mumunyifu

ya umumunyifu wa juu; kufuta kwa kiasi kikubwa

umumunyifu

kiwango ambacho Dutu inaweza kuwa kufutwa katika maji, au kutengenezea yoyote

asidi kali

asidi kwamba humenyuka kabisa wakati kufutwa katika maji ili kuzalisha ions hydronium

msingi wa nguvu

msingi kwamba humenyuka kabisa wakati kufutwa katika maji ya mavuno ions hidroksidi

asidi dhaifu

asidi ambayo humenyuka kwa kiwango kidogo tu wakati kufutwa katika maji ili kuzalisha ions hydronium

msingi dhaifu

msingi kwamba humenyuka kwa kiasi kidogo tu wakati kufutwa katika maji na mavuno ions hidroksidi