PLAN
1. Oksidləşmə dərəcəsi.
2. Oksidləşmə dərəcəsinə görə reaksiyaların tipləri
3. Oksidləşmə-reduksiya nəzəriyyəsi və onun müddəaları
4. Müxtəlif birləşmələrdə elementin oksidləşmə və reduksiya qabiliyyəti
5. Elementlərin dövrlər və qruplar üzrə oksidləşmə və reduksiya xassələrinin
dəyişməsi
6. Oksidləşmə-reduksiya reaksiyası tənliklərinin tərtibi ardıcıllığı.
7. Elektron balansı üsulu.
8. Oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının tipləri.
ƏDƏBİYYAT
1. Ş. Musayev və b. Ümumi kimya. I hissə. “Maarif” nəşr, Bakı. 1999.
2. Ə. Əliyev və b. Ümumi və qeyri-üzvi kimya. “Maarif” nəşr, Bakı. 1997.
3. Z. Qarayev. Qeyri-üzvi kimya. “Maarif”, nəşr, Bakı. 1993.
4. Kimya vəsaiti. Bakı. 1993.
5. R. Mustafayev, L. Quliyeva. Qeyri-üzvi birləşmələrin kimyəvi xassələri.
Bakı. 2015.
6. V. Abbаsоv və b., Kimyа. Bакı, 2015.
7. V. Abbasov və b., Ümumi kimyanın əsasları. bakı, 2010.
8. I. U. Lətifov və b. «Kimya». Bakı, 2003.
OKSIDLƏŞMƏ DƏRƏCƏSI
Molekulda atomun vəziyyətini xarakterizə etmək üçün
“oksidləşmə dərəcəsi” anlayışından istifadə edilir.
Bu, – kimyanın əsas anlayışlarından biridir.
Oksidləşmə dərəcəsi dedikdə element atomunun birləşmədəki yükü nəzərdə tutulur. Bu zaman şərti olaraq molekulun yalnız ionlardan təşkil olunduğu qəbul edilir.
Deməli, oksidləşmə dərəcəsi anlayışı şərtidir. Çünki bildiyimiz kimi əksər birləşmələr ion xarakterli deyildir.
Oksidləşmə dərəcəsinin sinonimi olaraq oksidləşmə ədədi, elektrokimyəvi valentlik, oksidləşmə halı və s. işlədilir.
Birləşmədə elementin oksidləşmə dərəcəsi elektromüsbət atomlar üçün verdiyi elektronların sayı qədər müsbət, elektromənfi atomlar üçün isə aldığı elektronların sayı qədər mənfi olur.
Neytral atom və qeyri-polyar bəsit molekullarda oksidləşmə dərəcəsi sıfır qəbul edilir.
Beləliklə, oksidləşmə dərəcəsi (+), (-) və “0” qiymətlər ala bilər. Molekulda atomların oksidləşmə dərəcəsi aşağıdakı kimi göstərilir.
Mg+2O, Al+3Cl, H
Burada maqneziumun oksidləşmə dərəcəsi +2, oksigeninki -2, hidrogeninki 0-dır.
Molekulda atomların oksidləşmə dərəcələrinin cəbri cəmi sıfra bərabərdir.
Bunu nəzərə alaraq mürəkkəb birləşmədə atomlardan birinin oksidləşmə dərəcəsi məlum olmazsa, onu X ilə işarə edib aşağıdakı misallarda olduğu kimi tapmaq olar.
HPx O (+1) 3+x+(-2)4=0 X=+5
Ca+2(HP O)2 2+[ (+1)2+x+(-2) 4 ]2= 0
2+4 + 2X ─ 16 = 0
2x = 10 x=+5
Al(SO)3 (+3) 2 [x+(-2)4]3=0
6 +3x -24 = 0
x=+6
Bir çox halda eyni element atomunun oksidləşmə dərəcəsi həmin atomun valentliyindən fərqlənir.
Bunu üzvi və bəzi qeyri-üzvi birləşmələrdə daha aydın görmək olur.
Üzvi birləşmələrdə karbon həmişə dördvalentli olduğu halda onun oksidləşmə dərəcəsi müxtəlif olur. Məsələn;
Oksidləşmə dərəcəsi valentlik
CxO x +2(-2) = 0 x =+4 4
CxH x +4(+4) = 0 x =-4 4
CH 2x+4(+1) = 0 x =-2 4
CHO-2H+1 2x+6(+1)+(-2)=0 x=-2 4
H+Cx H+1O-2 (+1) 2+x+(-2)=0 x =0 4
Göründüyü kimi bu birləşmələrdə karbonun valenti oksidləşmə dərəcəsinə uyğun gəlmir.
Atomların oksidləşmə dərəcəsi anlayışından oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının əmsallaşdırılmasında geniş istifadə edilir.
Oksidləşmə- reduksiya reaksiyaları.
Kimyəvi reaksiyaları iki qrupa bölmək olar.
I qrup reaksiyalarda iştirak edən atom və ya ionların oksidləşmə dərəcəsi dəyişmir.
Bu qrupa mübadilə, eləcə də bir sıra parçalanma və birləşmə reaksiyaları daxildir.
Pb(NO3)2 + Na2SO4 = PbSO4 + 2NaNO3
HCl + NaOH = NaCl + H2O
MgCO3 = MgO + CO2
P2O5 + H2O = H3PO4
II qrup reaksiyalarda atom və ya ionlar arasında elektron mübadiləsi gedir.
Bu da onların oksidləşmə dərəcəsinin dəyişməsinə səbəb olur.
2Na0 + S0 = NaS-2
Fe0 + Cu+2SO4 = Fe+2SO4 + Cu0
Elektron mübadiləsi nəticəsində reaksiyada iştirak edən atom və ya ionların oksidləşmə dərəcəsinin dəyişməsi ilə gedən reaksiyalara oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları deyilir.
Atom özündən elektron verdikdə müsbət, elektron qəbul etdikdə isə mənfi yüklü iona çevrilir.
Bu halda verilən və ya qəbul edilən elektronların sayı atomun oksidləşmə dərəcəsini göstərir.
Elektronun verilməsi oksidləşmə, qəbul edilməsi isə reduksiya adlanır.
Oksidləşmə-reduksiya reaksiyası nəzəriyyəsinin 3 müddəası var:
1. Atom, molekul, ionun özündən elektron verməsi – oksidləşmə, əksinə özünə elektron birləşdirməsi – reduksiya adlanır.
AI 0 – 3 → Al+3
H – 2→ 2H+ oksıdləşmə
Fe+2 – → Fe+3
S0 + 2→ S-2
Cl+ 2→ 2Cl– reduksıya
N+5 + 2→ N+3
2. Özündən elektron verən atom, molekul və ya ionlar – reduksiyaedici adlanır və reduksiya zamanı oksidləşir.
Elektron qəbul edən atom, molekul və ya ionlar – oksidləşdirici adlanır və reaksiya nəticəsində reduksiya olunur.
3. Oksidləşmə reduksiya ilə, reduksiya isə oksidləşmə prosesi ilə müşayiət olunur.
Qeyd etmək lazımdır ki, maddənin tərkibinə daxil olan element özünün ən aşağı oksidləşmə dərəcəsinə malik olduğu halda elektron qəbul edə bilməz.
Deməli, bu halda o, yalnız elektron verməli və buna görə də reduksiyaedici xassə göstərməlidir(HJ, H2S, NH3 və s.).
Bəzi birləşmələrdə ion özünün orta oksidləşmə dərəcəsi vəziyyətində iştirak edir.
Belə halda o, şəraitdən asılı olaraq ya oksidləşdirici, ya da reduksiyaedici xassə daşıya bilər.
Məsələn, azot amonyakda -3, nitrit turşusunda +3, nitrat turşusunda isə +5 oksidləşmə dərəcəsinə malikdir.
Deyilənlərə əsasən kimyəvi reaksiyalarda NH3 yalnız – reduksiyaedici,
HNO3 isə yalnız- oksidləşdirici xassə göstərməlidir.
HNO2 isə həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedici xassə daşıya bilər.
Hər iki xassəyə malik olan birləşmələrə misal olaraq H2SO4, K2MnO4, H3PO3, MnO2 və s. göstərmək olar.
D.İ. Mendeleyevin elementlərin dövri sistemində soldan sağa getdikcə elementlərin reduksiyaedici xassəsi zəifləyir, oksidləşdirici xassəsi isə güclənir və halogenlərdə maksimuma çatır.
Metallarda I A, II A, eləcə də bütün B qrup elementləri kimyəvi reaksiyalarda bir və ya iki elektron verərək yalnız reduksiyaedici xassə göstərir.
Eyni qrup elementlərin sıra nömrəsi artdıqca, onların reduksiyaedici xassələri də qüvvətlənir.
Məsələn, VI A qrup elementi olan kükürdün oksidləşdirici xassəsi oksigenə nisbətən zəifdir.
Tellur isə bəzi reaksiyalarda özünü reduksiyaedici kimi aparır.
Bu da onunla izah edilir ki, eyni qrup daxilində atomların radiusları artdıqca, xarici elektron təbəqəsində yerləşən elektronların nüvə ilə əlaqəsi zəifləyir və onlar atom tərəfindən daha asan verilir
Halogenlərdən ən yüksək elektromənfiliyə malik olan flüordur, buna görə də o, bütün reaksiyalarda oksidləşdirici xassə daşıyır.
Elektromənfiliyi nisbətən kiçik olan oksigen yalnız flüora elektron verərək reduksiyaedici xassə göstərir.
Digər qeyri- metallar isə reduksiyaedici xassə daşıyır.
Məsələn, kükürd metallarla reaksiyada oksidləşdirici, oksigenlə birləşdikdə isə reduksiyaedici xassə göstərir.
Zn0 + S0 = Zn+2S-2; S0 + O = S+2O
Mürəkkəb ionların (MnO, Cr2O,ClO,NO və s.) tərkibindəmetal və ya qeyri- metal atomları yüksək oksidləşmə dərəcəsinə malik olduqda onlar yalnız oksidləşdirici xassə göstərir. Həm də bu xassəni daşıyan yüksək valentli atom deyil, bütünlüklə aniondur. Başqa sözlə desək, məhlulda Mn+7, Cl+6, Cl+5, N+5, və s. kimi ionlar olmur. Bu yazılışda həmin element atomlarının göstərdiyi oksidləşmə dərəcəsi nəzərdə tutulur.
Ən çox tətbiq edilən oksidləşdirici və reduksiyaedicilər cədvəldə verilmişdir.
Bəzi oksidləşdirici və reduksiyaedicilər.
| Oksidləşdiricilər | Reduksiyaedicilər |
| O2, O3, H2O2 və duzları, qatı H2SO4, HNO3 + HCl, HNO3 +HF. Halogenlər, Mn2O7, MnO2, K2MnO4, KMnO4 , CrO3, xromat və bixromatlar, hipoxloritlər, xlorat və perxloratlar, elektrik cərəyanı (anodla) | Metal atomları, hidrogen, halogenid ionları, karbon, CO, H2S, və duzları, SO2, H2SO3 və duzları, SnCl2, FeSO4, FeCl2, MnSO4, Cr2(SO4)3, HNO2, NH3, N2H4, NH2OH, NO, H3PO4, H3AsO3, aldehidlər, spirtlər, qarışqa və oksalat turşuları, qlükoza və s. elektrik cərəyanı (katodda) |
Oksidləşmə – reduksiya reaksiyalarının tənliklərini düzəltmək üçün iki üsuldan istifadə olunur:
1. Elektron balansı üsulu
2. İon – elektron üsulu.
Hər iki üsulda reduksiyaedicinin verdiyi elektronların sayı oksidləşdiricinin qəbul etdiyi elektronların sayına bərabər olmalıdır.
Elektron balansı üsulu ilə oksidləşmə – reduksiya reaksiyalarının tənliklərinin düzəldilməsi aşağıdakı mərhələlər üzrə aparılır.
1. Reaksiyaya daxil olan və reaksiyadan alınan maddələrin formulları yazılır və reaksiyanın istiqaməti oxla göstərilir.
2 KJ + Cl2 → 2 KCl + J2
2. Oksidləşmə dərəcəsini dəyişən atom və ya ionların oksidləşmə dərəcəsi təyin edilir və tapılan rəqəmlər onların kimyəvi işarəsi üstündə yazılır.
K0 J– + Cl → KCl+1 + J
3. Elektron tənliyi tərtib edilir, verilən və qəbul edilən elektronların sayını bərabərləşdirmək üçün tapılan əmsalların yeri dəyişdirilir və mümkün olan hallarda onların arasında ixtisar aparılır.
4. Tapılan əmsallar oksidləşdirici və reduksiyaedicinin qarışısında yazılır, tənliyin hər iki tərəfi bərabərləşdirilir və ox işarəsi bərabərlik işarəsi ilə əvəz olunur.
2KJ + Cl2 = 2KCl + J2
Oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının tənliklərini tərtib etdikdə yadda saxlamaq lazımdır ki, reaksiya neytral mühitdə gedirsə – suyun, turşu mühitdə gedirsə – turşunun, əsasi mühitdə gedirsə, əsasın miqdarı tənliyə sonradan əlavə edilə bilər.
Tənlikdən aydın olur ki, misin üç atomunun oksidləşməsinə iki mol nitrat turşusu sərf olunur.
Reaksiya nəticəsində üç mol mis 2-nitratın alınması göstərir ki, nitrat turşusunun altı molu duzun əmələ gəlməsinə sərf olunmuşdur.
Deməli, reaksiyada səkkiz mol turşu iştirak edir.
Bəzi hallarda reaksiyada oksidləşmə dərəcəsi dəyişən elementlər çox olur. Məsələn, reaksiyada iki reduksiyaedici iştirak edərsə, reduksiyaedicilərin verdiyi elektronların hamısı bir oksidləşdirici tərəfindən qəbul edilir.
Elektron tənliyindən göründüyü kimi reduksiyaedicilərin verdiyi yeddi elektron oksigen atomları tərəfindən qəbul edilmişdir.
4Fe(CrO2)2 + 8 Na2CO3 + 7O2 = 2Fe2O3 + 8Na2CrO4 + 8CO2
Üzvi birləşmələrin iştirakı ilə gedən oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının tənlikləri də qeyri-üzvi birləşmələrin iştirakı ilə gedən reaksiyaların tənlikləri kimi tərtib edilir.
C6H12O6 + KMn+7O4 + H2SO4 → C+4O2 + Mn+2SO4 + K2SO4 + H2O
6C0 -24ē = 6C+4 2 5
Mn+7 +5ē =Mn+2 5 2
5C6H12O6 + 24KMnO4 +36H2SO4 → 30CO2 +24MnSO4 + 12K2SO4 +66H2O
İon-elektron üsulu (yarımreaksiya) elektrolitlərin sulu məhlullarında gedən oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarına tətbiq edilir.
Bu üsul reduksiyaedicinin oksidləşməsi və oksidləşdiricinin reduksiya olunması proseslərinin ion tənliklərinin tərtib edilməsinə əsaslanır ki, bunlar da sonradan vahid tənlik şəklində ümumiləşdirilir.
Tənliklərdə qüvvətli elektrolitlər ion şəklində, zəif və qeyri-elektrolitlər, eləcə də çöküntü və qaz halında ayrılan maddələr molekul şəklində yazılır.
Oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının aşağıdakı növləri məlumdur.
1. Atomlararası və ya molekullararası oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları.
Bu reaksiyalarda oksidləşdirici və reduksiyaedici müxtəlif maddələr olur. Yuxarıda göstərilən oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları da bu qrupa aiddir.
2. Molekuldaxili oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları.
Bu halda oksidləşdirici və reduksiyaedici eyni birləşmənin tərkibinə daxil olur. Onlar müxtəlif və eyni elementlər olaq bilər.
3. Öz-özünə oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları. Bu halda oksidləşdirici, həm də reduksiyaedici eyni oksidləşmə dərəcəsinə malik olan eyni elementin atomları və ya ionlarıdır.
Belə reaksiyalara disproporsiya (dismutasiya) reaksiyaları da deyilir.
Xüsusi hal konmutasiya adlanır.
Konmutasiya həm molekullararası, həm də molekuldaxili olur
HN+5O3 + 2N+2O + H2O = 3HN+3O2