Окисланыу-ҡайтарылыу реакциялары

Элек-электән ғалимдар окисланыу — флогистонды (Иоганн Бехер һалған күҙгә күренмәгән махсус янар матдә) юғалтыу, ә ҡайтарыу — уны алыу тип уйлаған. Ләкин 1777 йылда А. Лавуазьеның кислород яныу теорияһы барлыҡҡа килгәс, XIX быуат башына химиктар матдәләрҙең кислород менән тәьҫир итешеүен окисландырыу, ә уларҙың водород тәьҫирендә әүерелеүҙәрен ҡайтарылыу тип иҫәпләй башлай. Шуға ҡарамаҫтан, башҡа элементтар ҙа окисланыусы агент булараҡ сығыш яһай ала, мәҫәлән,

${\displaystyle {\mathsf {Fe+2HCl\rightarrow FeCl_{2}+H_{2}\uparrow }}}$

Был реакцияла окислаусы — водород ионы^[1] — H⁺, ә тимер ҡайтарыу ролендә сығыш яһай.

1914 йылда Л. В. Писаржевский эшләгән окисланыуҙы кәметеүҙең электрон-ионлы теорияһына ярашлы, окисланыу — электрондарҙы атомдарҙан йәки окисланған элемент иондарынан айырыу процесы; Электрондарҙың элемент атомдарына йәки иондарына ҡушылыу процесы ҡайтарылыу тип атала. Мәҫәлән, реакция ваҡытында.

${\displaystyle {\mathsf {{\stackrel {0}{\mbox{Zn}}}+{\stackrel {0}{\mbox{Cl}}}_{2}\rightarrow {\stackrel {+2}{\mbox{Zn}}}{\stackrel {-1}{\mbox{Cl}}}_{2}}}}$

цинк атомы ике электронды юғалта, йәғни окислана, ә хлор молекулаһы уларҙы берләштерә, йәғни ҡайтара.

Окисланыу-ҡайтарылыу реакцияһы барышында ҡайтарыусы электрондарҙы бирә, йәғни окислана; окислаусы электрондарҙы ҡуша, йәғни ҡайтарыла. Окисланыу-ҡайтарылыу реакцияһы бер — береһенән айырылмайынса, бер үк ваҡытта барған окисланыу һәм ҡайтарылыу кеүек ике ҡапма-ҡаршы әүерелештәрҙең берҙәмлеген тәшкил итә.^[2]

Окисланыу

Окисланыу — окисланыу дәрәжәһе артыу менән электрондарҙы биреү процесы.

Матдәләр окисланғанда электрондар күсеү һөҙөмтәһендә окисланыу дәрәжәһе арта. Окисланған матдәнең атомдары электрон донор тип атала, ә окисландырыусының атомдары электрон акцепторҙары (алыусы, ҡушыусы) тип атала.

Ҡайһы бер осраҡтарҙа башланғыс матдә молекулаһы окисланғанда тотороҡһоҙланыуы һәм тотороҡлораҡ һәм вағыраҡ өлөштәргә тарҡалыуы мөмкин. Шул уҡ ваҡытта алынған молекулаларҙың ҡайһы бер атомдары башланғыс молекулалағы шул уҡ атомдарға ҡарағанда окисланыу кимәле юғарыраҡ.

Ҡайтарыусы электрондарҙы биреп, окисланыу үҙенсәлегенә эйәртеүле окисландырыусыға әүерелә (процес окисланыу тип атала):

ҡайтарыусы — e⁻ ↔ эйәртеүле окисландырыусы.

Бәйләнмәгән, ирекле электрон иң көслө ҡайтарыусы булып тора.

Ҡайтарыу

Ҡайтарыу-электрондарҙы матдәнең атомы менән ҡушыу процесы, шул уҡ ваҡытта уның окисланыу дәрәжәһе кәмей.

Шулай уҡ атомдарҙы йәки иондарҙы ҡайтарғанда электрондарҙы ҡушалар. Ул ваҡытта элементтың окисланыу дәрәжәһе түбәнәйә. Миҫал өсөн: металл оксидтарын ирекле металдарға тиклем водород, углерод, башҡа матдәләр ярҙамында ҡайтарыу органик кислоталарҙы альдегидтарға һәм спирттарға ҡайтарыу; майҙарҙы гидрогенизациялау һ.б.

Окисландырыусы, электрондарҙы алып, эйәртеүле ҡайтарыусыға әүерелә (процесты ҡайтарыу тип атайҙар):

окисландырыусы + e⁻ ↔ эйәртеүле ҡайтарыусы.

Окисланыу-ҡайтарылыу пары

Окисландырыусы һәм уның ҡайтарылыусы формаһы, йәки ҡайтарыусы һәм уның окисланған формаһы эйәртеүле окисланыу-ҡайтарылыу парын тәшкил итә, ә уларҙың бер-береһенә әүерелеүҙәре окисланыу-ҡайтарылыу ярым реакциялары булып тора.

Төрлө окисланыу-ҡайтарылыу реакцияһында ике пар ҡатнаша, улар араһында электрондар өсөн конкуренция бар, һөҙөмтәлә ике ярым реакция үтә: береһе электрондарҙы ҡушыу, йәғни ҡайтарыу, икенсеһе — электрондарҙы биреү, йәғни окисландырыу менән бәйле.

Молекула-ара — окисланыусы һәм ҡайтарылыусы атомдар төрлө молекулаларында торған реакциялар, мәҫәлән:

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}S+Cl_{2}\rightarrow S+2HCl}}}$

Молекуляр эсендәге реакциялар-окисланыусы һәм ҡайтарылыусы атомдар бер үк матдәнең молекулаларында торған реакциялар, мәҫәлән:

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}O\rightarrow 2H_{2}+O_{2}}}}$

Диспропорцияланыу (үҙенән-үҙе оксисланыу- үҙенән-үҙе ҡайтарылыу) — реакциялары, уларҙа бер үк элемент окисландырыусы булараҡ та, ҡайтарыусы булараҡ та сығыш яһай, мәҫәлән:

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}O+Cl_{2}\rightarrow HCl+HOCl}}}$

Репропорциялау (конпропорцияланыу) — реакциялар, уларҙа бер үк элементтың ике төрлө дәрәжәлә окисланыуынан бер дәрәжәлә окисланыу килеп сыға:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}+2H_{2}S\rightarrow 3S+2H_{2}O}}}$

Водород һәм фтор араһында окисланыу-ҡайтарылыу реакцияһы

${\displaystyle {\mathsf {{\stackrel {0}{\mbox{H}}}_{2}+{\stackrel {0}{\mbox{F}}}_{2}\rightarrow 2{\stackrel {+1}{\mbox{H}}}{\stackrel {-1}{\mbox{F}}}}}}$

Ике ярым реакцияға бүленә:

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{H}}_{2}^{0}-2{\mbox{e}}^{-}\rightarrow 2{\mbox{H}}^{+}}}}$

2) Ҡайтарылыу:

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{F}}_{2}^{0}+2{\mbox{e}}^{-}\rightarrow 2{\mbox{F}}^{-}}}}$

Электрондарҙы биреү процесы — окисланыу. Окисланғанда окисланыу дәрәжәһе арта.

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{H}}_{2}^{0}-2{\mbox{e}}^{-}\rightarrow 2{\mbox{H}}^{+}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{S}}^{2-}-2{\mbox{e}}^{-}\rightarrow {\mbox{S}}^{0}\downarrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{Al}}^{0}-3{\mbox{e}}^{-}\rightarrow {\mbox{Al}}^{3+}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{Fe}}^{2+}-{\mbox{e}}^{-}\rightarrow {\mbox{Fe}}^{3+}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2{\mbox{Hal}}^{-}-2{\mbox{e}}^{-}\rightarrow {\mbox{Hal}}_{2}^{0}}}}$

Электрондарҙы ҡушыу процесы-ҡайтарылыу. Ҡайтарылғанда окисланыу дәрәжәһе кәмей:

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{O}}_{2}^{0}+4{\mbox{e}}^{-}\rightarrow 2{\mbox{O}}^{2-}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{Mn}}^{7+}+5{\mbox{e}}^{-}\rightarrow {\mbox{Mn}}^{2+}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{Mn}}^{4+}+2{\mbox{e}}^{-}\rightarrow {\mbox{Mn}}^{2+}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {{\mbox{Cr}}^{6+}+6{\mbox{e}}^{-}\rightarrow {\mbox{Cr}}^{0}}}}$

Был реакцияла электрондарын үҙҙәренә ҡушҡан атомдар йәки иондар-окисландырыусы, ә электрондарын биргән атомдар йәки иондар — ҡайтарыусылар тип атала.

Химик реакцияға ингән матдәләрҙең пропорцияһын табыу өсөн йыш ҡына окисланыу-ҡайтарылыу реакцияларҙы тигеҙләргә кәрәк. Окисланыу-ҡайтарылыу реакцияһын тигеҙләү стехиометрик коэффициенттарҙы (йәғни һәр бер бер берләшмә моль һанын) табыуға ҡайтып ҡала. Стехиометрик коэффициенттар 1 һәм унан ҙурыраҡ бөтөн дәүмәлдең мәғәнәһен генә ҡабул итә ала. Ваҡланған стехиометрик коэффициенттар физик химия курсынан термохимик тигеҙләмәләр яҙған ҡайһы бер осраҡтарҙа ғына рөхсәт ителә. Окисланыу-ҡайтарыу реакцияһын тигеҙләүҙең ике ысулы бар: ярым реакция ысулы һәм электрон баланс ысулы. Электрон баланс ысулы ябайыраҡ һәм газ хәлендәге мөхиттә, мәҫәлән, яныу йәки берләшмәләрҙең термик тарҡалыу процестары реакциялары осрағында ҡулланыла. Ярым реакциялар ысулы ирекле атомдар һәм бер атомлы иондар менән түгел, ә иретмәләге реакцияға ингән матдәләрҙең эреү һәм/йәки диссоциация (эреү, тарҡалыу.) процестары һөҙөмтәһендә барлыҡҡа килгән өлөшсәләр менән эш итә.Ике алым да төрлө уҡыу йорттары студенттары өйрәнгән дөйөм һәм органик булмаған химияның база курсында мөһим урын биләй^[3].

• Хомченко Г.п., Севастьянова к. И., Окисланыу-тергеҙеү реакциялары, 2 баҫма., М., 1980;
• Кери Ф., Сандберг Р., органик химияның Тәрән курсы, ингл., кн. 2, М., 1981, с. 119-41, 308-43;
• Марч Дж. Органик химия, ингл тыҡрығы., т. 4, М., 1988, с. 259—341;
• Турьяи Я. И., Аналитик химияла Окисланыу-тергеҙеү реакциялары һәм потенциалдары, М., 1989;
• Тодрес 3. В., органик һәм металорганик химияла Электрон күсереү, йыйынтыҡтарҙа: фән Һәм техника Һөҙөмтәләре. Сер. Органик химия, т.12, М., 1989. С. И. Дракин, З. В. Тодрес.

• Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. «Химия /Органик булмаған химия» Урта мәктәптең 8-се класы өсөн. Башҡортса 2-се баҫмаһы. — Өфө: «Китап», 1994 й. — С. 160.