اکسید کننده هاذرات (اتم ها، مولکول ها یا یون ها) هستند که الکترون ها را می پذیرددر حین واکنش شیمیایی. در این حالت، حالت اکسیداسیون عامل اکسید کننده پایین رفتن. در عین حال، اکسید کننده ها در حال بهبودی هستند.

ترمیم کننده ها ذرات (اتم ها، مولکول ها یا یون ها) هستند که اهدای الکتروندر طی یک واکنش شیمیایی در این حالت، حالت اکسیداسیون عامل کاهنده بالا می رود. در عین حال مرمتگرها اکسید می شوند.

مواد شیمیایی را می توان به دو دسته تقسیم کرد اکسید کننده های معمولی, عوامل کاهنده معمولیو موادی که ممکن است نشان داده شوند هر دو خاصیت اکسید کننده و کاهنده. برخی از مواد عملاً فعالیت ردوکس را نشان نمی دهند.

به اکسید کننده های معمولی عبارتند از:

• مواد ساده- غیر فلزات با قوی ترین خواص اکسید کننده (فلورین F 2، اکسیژن O 2، کلر Cl 2)؛
• یون هافلزات یا غیر فلزاتبا حالت های اکسیداسیون مثبت بالا (معمولاً بالاتر). : اسیدها (HN + 5 O 3، HCl + 7 O 4)، نمک ها (KN + 5 O 3، KMn + 7 O 4)، اکسیدها (S + 6 O 3، Cr + 6 O 3)
• ترکیبات حاوی مقداری کاتیون های فلزیداشتن حالت های اکسیداسیون بالا: Pb 4+، Fe 3+، Au 3+ و غیره.

عوامل کاهنده معمولی معمولا:

• مواد ساده - فلزات(توانایی کاهش فلزات توسط یک سری فعالیت الکتروشیمیایی تعیین می شود).
• مواد پیچیده ای که حاوی اتم ها یا یون های غیر فلزات با حالت اکسیداسیون منفی (معمولاً پایین تر).ترکیبات هیدروژنی دوتایی (H2S، HBr)، نمکهای اسیدهای بدون اکسیژن (K2S، NaI).
• برخی از ترکیبات حاوی کاتیون هایی با کمترین حالت اکسیداسیون مثبت(Sn 2+، Fe 2+، Cr 2+)، که با اهدای الکترون، می تواند حالت اکسیداسیون آنها را افزایش دهد;
• ترکیبات حاوی یون های پیچیده، متشکل از غیر فلزات با حالت اکسیداسیون مثبت متوسط(S +4 O 3) 2–، (НР +3 O 3) 2–، که در آن عناصر می توانند با اهدای الکترون، حالت اکسیداسیون مثبت آن را افزایش دهد.

اکثر مواد دیگر می توانند نشان دهند هر دو خاصیت اکسید کننده و کاهنده.

عوامل اکسید کننده و کاهنده معمولی در جدول نشان داده شده است.

در عمل آزمایشگاهی متداول ترین آنها موارد زیر است اکسید کننده ها :

پرمنگنات پتاسیم (KMnO 4)؛

دی کرومات پتاسیم (K2Cr2O7)؛

اسید نیتریک (HNO 3)؛

متمرکز شده است اسید سولفوریک(H2SO4)؛

پراکسید هیدروژن (H2O2)؛

اکسیدهای منگنز (IV) و سرب (IV) (MnO 2، PbO 2).

نیترات پتاسیم مذاب (KNO 3) و ذوب برخی نیترات های دیگر.

به کاهنده ها که اعمال می شود که در عمل آزمایشگاهی مربوط بودن:

• منیزیم (Mg)، آلومینیوم (Al)، روی (Zn) و سایر فلزات فعال؛
• هیدروژن (H2) و کربن (C)؛
• یدید پتاسیم (KI)؛
• سولفید سدیم (Na2S) و سولفید هیدروژن (H2S)؛
• سولفیت سدیم (Na 2 SO 3 )؛
• کلرید قلع (SnCl 2).

طبقه بندی واکنش های ردوکس

واکنش‌های ردوکس معمولاً به چهار نوع تقسیم می‌شوند: واکنش‌های بین مولکولی، درون مولکولی، واکنش‌های نامتناسب (خوداکسیداسیون-خودکاهشی) و واکنش‌های نامتناسب.

واکنش های بین مولکولی با تغییر درجه اکسیداسیون ادامه دهید عناصر مختلفاز جانب معرف های مختلف. در همان زمان شکل می گیرند محصولات مختلف اکسیداسیون و احیا .

2Al0 + Fe +3 2 O 3 → Al + 3 2 O 3 + 2Fe 0،

C 0 + 4HN + 5 O 3 (conc) = C + 4 O 2 + 4N + 4 O 2 + 2H 2 O.

واکنش های درون مولکولی واکنش هایی هستند که در آن عناصر مختلفاز جانب یک معرفرفتن به، مهاجرت به محصولات مختلف مانند:

(N -3 H 4) 2 Cr+6 2 O 7 → N 2 0 + Cr + 3 2 O 3 + 4 H 2 O،

2 NaN +5 O -2 3 → 2 NaN +3 O 2 + O 0 2 .

واکنش های عدم تناسب (خود اکسیداسیون - خود ترمیمی) - اینها واکنش هایی هستند که در آن عامل اکسید کننده و عامل کاهنده - همان عنصر همان معرف،که وارد می شود محصولات مختلف:

3Br 2 + 6 KOH → 5KBr + KBrO 3 + 3 H 2 O،

تناسب مجدد (نسبت، عدم تناسب ) واکنش هایی هستند که در آنها یک عامل اکسید کننده و یک عامل احیا کننده وجود دارد همان عنصر، کدام یک از معرف های مختلفوارد می شود یکی تولید - محصول. واکنش معکوس نسبت به عدم تناسب.

2H 2 S -2 + S + 4 O 2 \u003d 3S + 2H 2 O

قوانین اساسی برای کامپایل واکنش های ردوکس

واکنش های ردوکس با فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش همراه است:

اکسیداسیونفرآیند اهدای الکترون توسط یک عامل کاهنده است.

بهبود فرآیند افزودن الکترون به یک عامل اکسید کننده است.

اکسید کننده در حال بهبودیو عامل کاهنده اکسید شده .

در واکنش های ردوکس، تعادل الکترونیکی: تعداد الکترون هایی که عامل احیا کننده اهدا می کند برابر است با تعداد الکترون هایی که عامل اکسید کننده دریافت می کند. اگر ترازنامه اشتباه تنظیم شود، نمی توانید OVR های پیچیده را ترسیم کنید.

چندین روش برای کامپایل واکنش‌های ردوکس (ORR) استفاده می‌شود: روش تعادل الکترون، روش تعادل الکترون یون (روش نیمه واکنش)، و روش‌های دیگر.

با جزئیات در نظر بگیرید روش تراز الکترونیکی .

"تشخیص" OVR بسیار آسان است - کافی است حالت های اکسیداسیون را در همه ترکیبات مرتب کنید و تعیین کنید که اتم ها حالت اکسیداسیون را تغییر می دهند:

K + 2 S -2 + 2K + Mn +7 O -2 4 = 2K + 2 Mn +6 O -2 4 + S 0

اتم های عناصری که حالت اکسیداسیون را تغییر می دهند را به صورت جداگانه در حالت قبل از واکنش و بعد از واکنش می نویسیم.

حالت اکسیداسیون توسط اتم های منگنز و گوگرد تغییر می کند:

S -2 -2e = S 0

Mn +7 + 1e = Mn +6

منگنز 1 الکترون را جذب می کند، گوگرد 2 الکترون را اهدا می کند. در عین حال رعایت آن الزامی است تعادل الکترونیکی. بنابراین لازم است تعداد اتم های منگنز دو برابر شود و تعداد اتم های گوگرد بدون تغییر باقی بماند. ضرایب تعادل را هم قبل از معرف ها و هم قبل از محصولات نشان می دهیم!

طرحی برای کامپایل معادلات OVR با استفاده از روش تراز الکترونیکی:

توجه!در یک واکنش می توان چندین عامل اکسید کننده یا کاهنده وجود داشته باشد. تراز باید طوری تنظیم شود که تعداد کلالکترون های داده شده و دریافتی یکسان بود.

الگوهای عمومی واکنش های ردوکس

محصولات واکنش های ردوکس اغلب به این بستگی دارد شرایط فرآیند. در نظر گرفتن عوامل اصلی موثر بر سیر واکنش های ردوکس.

بارزترین عامل تعیین کننده این است محیط محلول واکنش - . به عنوان یک قاعده (اما نه لزوما)، ماده ای که محیط را تعریف می کند در میان معرف ها فهرست می شود. گزینه های زیر ممکن است:

• فعالیت اکسیداتیو در محیط اسیدی تر تشدید می شود و اکسیدان عمیق تر کاهش می یابد(به عنوان مثال، پرمنگنات پتاسیم، KMnO 4، که در آن منگنز +7 در یک محیط اسیدی به منگنز +2 و در یک محیط قلیایی به منگنز +6 کاهش می یابد).
• فعالیت اکسیداتیو در یک محیط قلیایی تر تشدید می شود، و عامل اکسید کننده عمیق تر کاهش می یابد (به عنوان مثال، نیترات پتاسیم KNO 3، که در آن N + 5، هنگام تعامل با یک عامل کاهنده در یک محیط قلیایی، به N -3 کاهش می یابد).
• یا عامل اکسید کننده عملاً در معرض تغییرات محیطی قرار نمی گیرد.

محیط واکنش تعیین ترکیب و شکل وجود محصولات OVR باقی مانده را ممکن می سازد. اصل اساسی این است که محصولاتی تشکیل می شوند که با معرف ها تعامل ندارند!

توجه داشته باشید! Eاگر محیط محلول اسیدی باشد، بازها و اکسیدهای بازی نمی توانند در بین محصولات واکنش وجود داشته باشند، زیرا آنها با اسید تعامل دارند. برعکس، در یک محیط قلیایی، تشکیل اسید و اکسید اسیدی حذف می شود. این یکی از رایج ترین و فاحش ترین اشتباهات است.

همچنین جهت جریان OVR تحت تأثیر قرار می گیرد ماهیت واکنش دهنده ها مثلا، پس از تعامل اسید نیتریک s HNO 3 با عوامل کاهنده، یک نظم مشاهده می شود - هر چه فعالیت عامل کاهنده بیشتر باشد، نیتروژن N + 5 بیشتر کاهش می یابد.

با افزایش درجه حرارت بیشتر OVR ها شدیدتر و عمیق تر هستند.

در واکنش های ناهمگن، ترکیب محصولات اغلب تحت تأثیر قرار می گیرد درجه سنگ زنی جامد . به عنوان مثال، روی پودر شده با اسید نیتریک یک محصول را تشکیل می دهد، در حالی که روی دانه ای محصولات کاملاً متفاوتی را تشکیل می دهد. هر چه درجه سنگ زنی معرف بیشتر باشد، فعالیت آن بیشتر می شود. معمولا.

معمولی ترین اکسید کننده های آزمایشگاهی را در نظر بگیرید.

طرح های اساسی واکنش های ردوکس

طرحی برای بازیابی پرمنگنات ها

پرمنگنات ها حاوی یک عامل اکسید کننده قوی هستند - منگنزدر حالت اکسیداسیون +7. نمک های منگنز +7 محلول را رنگ می کنند بنفشرنگ

پرمنگنات ها، بسته به محیط محلول واکنش، به روش های مختلفی احیا می شوند.

AT محیط اسیدی بهبودی عمیق تر است Mn2+. اکسید منگنز در حالت اکسیداسیون 2+ خواص اساسی از خود نشان می دهد، بنابراین، در محیط اسیدی نمک تشکیل می شود. نمک منگنز +2 بی رنگ. AT محلول خنثی منگنز بازیافت می شود به درجه اکسیداسیون +4 ، با تحصیلات اکسید آمفوتریک MnO 2 — رنگ قهوه ای رسوب نامحلول در اسیدها و قلیاها. AT قلیاییمحیط زیست، منگنز به حداقل کاهش می یابد - به نزدیکترین حالت های اکسیداسیون +6 . ترکیبات منگنز +6 خاصیت اسیدی دارند، در یک محیط قلیایی نمک تشکیل می دهند - منگنات ها. منگنات ها راه حل را می دهند رنگ آمیزی سبز .

برهمکنش پرمنگنات پتاسیم KMnO 4 با سولفید پتاسیم در محیط های اسیدی، خنثی و قلیایی را در نظر بگیرید. در این واکنش ها محصول اکسیداسیون یون سولفید S 0 است.

5 K 2 S + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 \u003d 5 S + 2 MnSO 4 + 6 K 2 SO 4 + 8 H 2 O،

3 K 2 S + 2 KMnO 4 + 4 H 2 O = 2 MnO 2 ↓ + 3 S↓ + 8 KOH،

یک اشتباه رایج در این واکنش نشان دهنده برهمکنش گوگرد و قلیایی در محصولات واکنش است. با این حال، گوگرد در شرایط نسبتاً سخت (دمای بالا) با قلیایی تعامل دارد که با شرایط این واکنش مطابقت ندارد. در شرایط عادی، نشان دادن گوگرد مولکولی و قلیایی به طور جداگانه صحیح خواهد بود و نه محصولات برهمکنش آنها.

K 2 S + 2 KMnO 4 - (KOH) \u003d 2 K 2 MnO 4 + S ↓

هنگام تدوین این واکنش، مشکلاتی نیز ایجاد می شود. واقعیت این است که در این حالت، نوشتن مولکول محیط (KOH یا سایر قلیایی ها) در معرف ها برای یکسان سازی واکنش لازم نیست. قلیایی در واکنش شرکت می کند و محصول کاهش پرمنگنات پتاسیم را تعیین می کند، اما واکنش دهنده ها و محصولات حتی بدون مشارکت آن یکسان می شوند. این پارادوکس ظاهراً به راحتی قابل حل است اگر به یاد داشته باشیم که یک واکنش شیمیایی فقط یک نماد مشروط است که هر فرآیند در حال انجام را نشان نمی دهد، بلکه فقط بازتابی از مجموع همه فرآیندها است. چگونه خودتان آن را تعیین کنید؟ اگر عمل کنید طرح کلاسیک- ضرایب تعادل - تعادل - یکسان سازی فلز، سپس خواهید دید که فلزات با ضرایب تعادل یکسان می شوند و وجود قلیایی در سمت چپ معادله واکنش اضافی خواهد بود.

پرمنگنات هااکسید کردن:

• غیر فلزاتبا حالت اکسیداسیون منفی به مواد ساده (با حالت اکسیداسیون 0) استثناها — فسفر، آرسنیک - تا +5 ;
• غیر فلزاتبا حالت اکسیداسیون متوسط قبل از بالاترین درجهاکسیداسیون؛
• فلزات فعال مثبت پایدار درجه اکسیداسیون فلز

KMnO 4 + NeMe (کمترین d.d.) = NeMe 0 + سایر محصولات

KMnO 4 + NeMe (s.o. متوسط) = NeMe (s.o. بالاتر) + سایر محصولات

KMnO 4 + Me 0 = Me (Stable s.d.) + سایر محصولات

KMnO 4 + P -3، As -3 = P +5، As +5 + سایر محصولات

طرح بازیابی کرومات/بیکرومات

یکی از ویژگی های کروم با ظرفیت VI این است که بسته به محیط محلول، 2 نوع نمک در محلول های آبی تشکیل می دهد: کرومات ها و بی کرومات ها. کرومات های فلزی فعال (به عنوان مثال، K 2 CrO 4) نمک هایی هستند که در آنها پایدار هستند قلیاییمحیط. دی کرومات (بی کرومات) فلزات فعال (به عنوان مثال، K 2 Cr 2 O 7) - نمک، پایدار در محیط اسیدی .

ترکیبات کروم (VI) کاهش می یابد ترکیبات کروم (III) . ترکیبات کروم Cr+3 آمفوتر هستند و بسته به محیط محلول، به صورت محلول در اشکال گوناگون: در محیط اسیدی به شکل نمک ها(ترکیبات آمفوتریک هنگام تعامل با اسیدها نمک تشکیل می دهند)، در یک محیط خنثی - نامحلول کروم آمفوتریک (III) هیدروکسید Cr(OH) 3 و در یک محیط قلیایی، ترکیبات کروم (III) تشکیل می شود نمک پیچیده، مثلا، هگزا هیدروکسوکرومات پتاسیم (III) K3 .

ترکیبات کروم VIاکسید کردن:

• غیر فلزاتدر حالت اکسیداسیون منفی به مواد ساده (با حالت اکسیداسیون 0) استثناها — فسفر، آرسنیک - تا +5;
• غیر فلزاتدر حالت اکسیداسیون متوسط به بالاترین درجه اکسیداسیون؛
• فلزات فعال از مواد ساده (نقطه اکسیداسیون 0) تا ترکیبات با مثبت پایدار درجه اکسیداسیون فلز

کرومات/بی کرومات + neMe (d.d. منفی) = neMe 0 + سایر محصولات

کرومات/بی کرومات + NeMe (s.d. مثبت متوسط) = NeMe (بالاترین s.d.) + سایر محصولات

Chromate / bichromate + Me 0 \u003d Me (Stable s.d.) + محصولات دیگر

کرومات/دی کرومات + P، As (d.d. منفی) = P، به عنوان +5 + محصولات دیگر

تجزیه نیترات ها

نمک های نیترات حاوی نیتروژن در حالت اکسیداسیون +5 - قوی اکسید کننده. چنین نیتروژنی می تواند اکسیژن (O-2) را اکسید کند. این زمانی اتفاق می افتد که نیترات ها گرم شوند. در این حالت، در بیشتر موارد، اکسیژن به حالت اکسیداسیون 0 اکسید می شود، یعنی. قبل از مولکولی اکسیژن O2 .

بسته به نوع فلزی که نمک را تشکیل می دهد، محصولات مختلفی در طی تجزیه حرارتی (درجه حرارت) نیترات ها تشکیل می شود: اگر فلزی فعال(در سری فعالیت های الکتروشیمیایی هستند به منیزیم، سپس نیتروژن به حالت اکسیداسیون 3+ کاهش می یابد و پس از تجزیه می شود نمک های نیتریت و اکسیژن مولکولی تشکیل می شوند .

مثلا:

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2 .

فلزات فعال در طبیعت به شکل نمک (KCl، NaCl) وجود دارند.

اگر فلزی در سری فعالیت های الکتروشیمیایی باشد سمت راست منیزیم و سمت چپ مس (شامل منیزیم و مس) ، سپس تجزیه تولید می کند اکسید فلزدر حالت اکسیداسیون پایدار، اکسید نیتریک (IV)(گاز قهوه ای) و اکسیژن. اکسید فلز نیز در هنگام تجزیه تشکیل می شود نیترات لیتیوم .

مثلا، تجزیه نیترات روی:

2Zn(NO 3) 2 → 2ZnO + 4NO 2 + O 2.

فلزات با فعالیت متوسط ​​اغلب در طبیعت به شکل اکسیدها (Fe 2 O 3 ، Al 2 O 3 و غیره) یافت می شوند.

یون ها فلزات، واقع در سری فعالیت های الکتروشیمیایی سمت راست مسعوامل اکسید کننده قوی هستند. در تجزیه نیترات هاآنها مانند N +5 در اکسیداسیون اکسیژن شرکت می کنند و به مواد ساده تبدیل می شوند. فلز تشکیل می شود و گازها آزاد می شوند اکسید نیتریک (IV) و اکسیژن .

مثلا، تجزیه نیترات نقره:

2AgNO 3 → 2Ag + 2NO 2 + O 2 .

فلزات غیرفعال در طبیعت به شکل مواد ساده وجود دارند.

چند استثنا!

تجزیه نیترات آمونیوم :

در مولکول نیترات آمونیوم هم یک عامل اکسید کننده و هم یک عامل احیا کننده وجود دارد: نیتروژن در حالت اکسیداسیون -3 فقط خواص کاهنده را نشان می دهد، نیتروژن در حالت اکسیداسیون +5 فقط اکسید کننده است.

هنگامی که گرم می شود، نیترات آمونیوم تجزیه شدن. در دمای تا 270 درجه سانتیگراد، اکسید نیتریک (I)("گاز خنده") و آب:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O

این نمونه ای از واکنش است عدم تناسب .

حالت اکسیداسیون حاصل از نیتروژن، میانگین حسابی حالت اکسیداسیون اتم های نیتروژن در مولکول اصلی است.

در دمای بالاتر، اکسید نیتریک (I) به مواد ساده تجزیه می شود - نیتروژنو اکسیژن:

2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O

در تجزیه نیتریت آمونیوم NH4NO2عدم تناسب ضد نیز رخ می دهد.

حالت اکسیداسیون حاصل از نیتروژن نیز برابر است با میانگین حسابی حالت های اکسیداسیون اتم های اولیه نیتروژن - عامل اکسید کننده N +3 و عامل احیا کننده N -3.

NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O

تجزیه حرارتی نیترات منگنز (II) همراه با اکسیداسیون فلز:

Mn(NO 3) 2 \u003d MnO 2 + 2NO 2

نیترات آهن (II). در دماهای پایین، به اکسید آهن (II) تجزیه می شود، هنگامی که گرم می شود، آهن به حالت اکسیداسیون +3 اکسید می شود:

2Fe(NO 3) 2 → 2FeO + 4NO 2 + O 2 در 60 درجه سانتی گراد
4Fe(NO 3) 2 → 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 در > 60 درجه سانتی گراد

نیکل (II) نیترات با حرارت دادن به نیتریت تجزیه می شود.

خواص اکسید کننده اسید نیتریک

اسید نیتریک HNO 3 در هنگام تعامل با فلزات عملا است هرگز هیدروژن تشکیل نمی دهد برخلاف اکثر اسیدهای معدنی.

این به دلیل این واقعیت است که اسید حاوی یک عامل اکسید کننده بسیار قوی - نیتروژن در حالت اکسیداسیون +5 است. هنگام تعامل با عوامل کاهنده - فلزات، محصولات مختلف کاهش نیتروژن تشکیل می شود.

اسید نیتریک + فلز \u003d نمک فلز + محصول احیا کننده نیتروژن + H 2 O

اسید نیتریک را می توان به اکسید نیتریک (IV) NO 2 (N +4); اکسید نیتریک (II) NO (N +2); اکسید نیتریک (I) N 2 O ("گاز خنده")؛ نیتروژن مولکولی N 2 ; نیترات آمونیوم NH 4 NO 3. به عنوان یک قاعده، مخلوطی از محصولات با غلبه یکی از آنها تشکیل می شود. نیتروژن در این حالت به حالت اکسیداسیون از +4 به -3 کاهش می یابد. عمق بازیابی در درجه اول بستگی دارد به طور طبیعی عامل کاهش دهندهو از غلظت اسید نیتریک . این قانون به این صورت است: هرچه غلظت اسید کمتر و فعالیت فلز بیشتر باشد، نیتروژن الکترون بیشتری دریافت می کند و محصولات کاهش یافته بیشتری تشکیل می شود..

برخی از الگوها تعیین صحیح محصول اصلی کاهش اسید نیتریک توسط فلزات را در واکنش ممکن می سازد:

• تحت عمل اسید نیتریک بسیار رقیق بر روی فلزاتمعمولا تشکیل می شود نیترات آمونیوم NH 4 NO 3 ;

مثلابرهمکنش روی با اسید نیتریک بسیار رقیق:

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

• اسید نیتریک غلیظدر سرما منفعل می کند برخی از فلزات - کروم کروم، آلومینیوم Al و آهن آهن . هنگامی که محلول گرم یا رقیق می شود، واکنش ادامه می یابد.

غیرفعال سازی فلز - این انتقال سطح فلز به حالت غیر فعال به دلیل تشکیل لایه های نازک از ترکیبات بی اثر بر روی سطح فلز است، در این مورد عمدتاً اکسیدهای فلزی است که با اسید نیتریک غلیظ واکنش نمی دهند.

• اسید نیتریک با فلزات زیر گروه پلاتین واکنش نمی دهد — طلااو، پلاتین Pt، و پالادیوم Pd;

• هنگام تعامل اسید غلیظ با فلزات غیر فعال و فلزات با فعالیت متوسطنیتریکاسید کاهش می یابد اکسید نیتریک (IV) NO 2 ;

مثلااکسیداسیون مس با اسید نیتریک غلیظ:

Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

• هنگام تعامل اسید نیتریک غلیظ با فلزات فعال شکل گرفت اکسید نیتروژن (I) N 2 O ;

مثلا، اکسیداسیون سدیممتمرکز شده است اسید نیتریک:

Na + 10HNO 3 \u003d 8NaNO 3 + N 2 O + 5H 2 O

• هنگام تعامل رقیق کردن اسید نیتریک با فلزات غیر فعال (در سری فعالیت سمت راست هیدروژن) اسید به کاهش می یابد اکسید نیتریک (II) NO ;
• هنگام تعامل رقیق کردن اسید نیتریک با فلزات با فعالیت متوسط یا نیتریک اکسید (II) NO یا نیتریک اکسید N 2 O یا نیتروژن مولکولی N 2 - بسته به عوامل اضافی (فعالیت فلز، درجه آسیاب فلز، درجه رقت اسیدی، دما).
• هنگام تعامل اسید نیتریک را با فلزات فعال رقیق کنید شکل گرفت نیتروژن مولکولی N 2 .

برای تعیین تقریبی محصولات کاهش اسید نیتریک در برهمکنش با فلزات مختلف، پیشنهاد می کنم از اصل آونگ استفاده شود. عوامل اصلی که موقعیت آونگ را تغییر می دهد غلظت اسید و فعالیت فلز است. برای ساده کردن، ما از 3 نوع غلظت اسید استفاده می کنیم: غلیظ (بیش از 30٪)، رقیق (30٪ یا کمتر)، بسیار رقیق (کمتر از 5٪). ما فلزات را بر اساس فعالیت به فعال (قبل از آلومینیوم)، فعالیت متوسط ​​(از آلومینیوم به هیدروژن) و غیر فعال (بعد از هیدروژن) تقسیم می کنیم. محصولات کاهش اسید نیتریک به ترتیب نزولی درجه اکسیداسیون مرتب شده اند:

NO2; نه N 2 O; N 2 ; NH4NO3

هر چه فلز فعال تر باشد، بیشتر به سمت راست حرکت می کنیم. هر چه غلظت اسید بیشتر باشد یا رقت آن کمتر باشد، بیشتر به سمت چپ جابه جا می شویم.

مثلا , اسید غلیظ و مس فلز غیرفعال مس با هم تعامل دارند. بنابراین، به سمت چپ منتهی می شویم، اکسید نیتریک (IV)، نیترات مس و آب تشکیل می شود.

برهمکنش فلزات با اسید سولفوریک

اسید سولفوریک را رقیق کنید مانند یک اسید معدنی معمولی با فلزات تعامل دارد. آن ها با فلزاتی که در یک سری از ولتاژهای الکتروشیمیایی تا هیدروژن قرار دارند برهم کنش می کند. عامل اکسید کننده در اینجا یون های H + است که به هیدروژن مولکولی H 2 کاهش می یابد. در این مورد، فلزات، به عنوان یک قاعده، اکسید می شوند کمترین درجه اکسیداسیون

مثلا:

Fe + H 2 SO 4 (razb) \u003d FeSO 4 + H 2

با فلزاتی که در یک سری ولتاژ قبل و بعد از هیدروژن ایستاده اند، برهم کنش می دهد.

H 2 SO 4 (conc) + فلز \u003d نمک فلز + محصول احیا کننده گوگرد (SO 2، S، H 2 S) + آب

هنگامی که اسید سولفوریک غلیظ با فلزات تعامل می کند، یک نمک فلزی (در حالت اکسیداسیون پایدار)، آب و یک محصول کاهش گوگرد تشکیل می شود - دی اکسید گوگرد S + 4 O 2، گوگرد مولکولی S یا سولفید هیدروژن H 2 S -2بسته به درجه غلظت، فعالیت فلز، درجه آسیاب آن، دما و غیره. هنگامی که اسید سولفوریک غلیظ با فلزات برهمکنش می کند، هیدروژن مولکولی تشکیل نمی شود!

اصول اساسی برهمکنش اسید سولفوریک غلیظ با فلزات:

1. اسید سولفوریک غلیظ منفعل می کند آلومینیوم، کروم، آهن در دمای اتاق یا در سرما؛

2. اسید سولفوریک غلیظ تعامل نمی کند با طلا، پلاتین و پالادیوم ;

3. از جانب فلزات غیر فعالاسید سولفوریک غلیظبهبود می یابد به اکسید گوگرد (IV).

مثلامس با اسید سولفوریک غلیظ اکسید می شود:

Cu 0 + 2H 2 S + 6 O 4 (conc) = Cu + 2 SO 4 + S + 4 O 2 + 2H 2 O

4. هنگام تعامل با فلزات فعال و رویاسید سولفوریک غلیظ تشکیل می شودگوگرد S یا سولفید هیدروژن H 2 S 2- (بسته به دما، درجه آسیاب و فعالیت فلز).

مثلا برهمکنش اسید سولفوریک غلیظ با روی:

8Na 0 + 5H 2 S + 6 O 4 (conc) → 4Na 2 + SO 4 + H 2 S — 2 + 4H2O

آب اکسیژنه

پراکسید هیدروژن H 2 O 2 حاوی اکسیژن در حالت اکسیداسیون -1 است. چنین اکسیژنی می تواند هم حالت اکسیداسیون را افزایش و هم کاهش دهد. بنابراین، پراکسید هیدروژن نشان می دهد هر دو خاصیت اکسید کننده و کاهنده.

هنگام تعامل با عوامل کاهنده، پراکسید هیدروژن خواص یک عامل اکسید کننده را نشان می دهد و به حالت اکسیداسیون 2- کاهش می یابد. به عنوان یک قاعده، بسته به شرایط واکنش، محصول کاهش پراکسید هیدروژن آب یا یون هیدروکسید است. مثلا:

S +4 O 2 + H 2 O 2 -1 → H 2 S + 6 O 4 -2

هنگام تعامل با عوامل اکسید کننده، پراکسید به اکسیژن مولکولی اکسید می شود (وضعیت اکسیداسیون 0): O 2 . مثلا :

2KMn +7 O 4 + 5H 2 O 2 -1 + 3H 2 SO 4 → 5O 2 0 + 2Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

مدرس شیمی

ادامه دیدن در شماره 22/2005; 1، 2، 3، 5، 6، 8، 9، 11، 13، 15، 16، 18، 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18, 19/2008

فعالیت 26

کلاس 10 م(سال اول تحصیل)

منگنز. پرمنگنات پتاسیم و محصولات بازیابی آن
در محیط های مختلف

1. موقعیت در جدول D.I. مندلیف، ظرفیت های ممکن و حالت های اکسیداسیون.

2. داستان کوتاهاکتشافات و منشأ نام.

3. خواص فیزیکی و شیمیایی.

4. یافتن در طبیعت و روشهای اصلی به دست آوردن.

5. مهمترین ترکیب منگنز پرمنگنات پتاسیم است. محصولات بازیابی آن بسته به محیط محلول.

منگنز در یک زیر گروه جانبی از گروه VII از D.I قرار دارد. مندلیف. این یک عنصر با ظرفیت متغیر است. در ترکیبات، منگنز حالت های اکسیداسیون +2، +3، +4، +6، +7 را نشان می دهد که اصلی ترین آنها حالت های اکسیداسیون +2 و +4 است.

منگنز در سال 1774 توسط شیمیدانان سوئدی K. Scheele و J. Gunn با کلسینه کردن ماده معدنی پیرولوزیت (MnO 2) با زغال سنگ کشف شد. نام عنصر احتمالاً مخدوش کلمه "manganes" است که به معنای "تغییر رنگ، درخشندگی" است. این نام منشا صنایع دستی دارد و با اثر رنگ زدایی پیرولوزیت بر روی شیشه در هنگام ذوب همراه است.

P y s ic a l و خواص شیمیایی

منگنز فلزی نقره ای و نسبتاً نسوز است. در هوا و آب، غیرفعال می شود، اما در حالت تقسیم ریز می تواند اکسید شود و با آب برهمکنش می کند و هیدروکسید تشکیل می دهد. به طور کلی، منگنز را می توان به عنوان یک فلز نسبتا فعال (به ویژه در حالت پراکنده ریز) مشخص کرد.

Mn + O 2 MnO 2 ( تی= 400 درجه سانتیگراد).

فلزات (-).

غیر فلزات (+):

Mn + Cl 2 MnCl 2،

3Mn + N 2 Mn 3 N 2 .

H 2 O (+/-): *

اکسیدهای پایه (-).

اکسیدهای اسیدی (-).

پایه ها (-).

اسیدهای غیر اکسید کننده (+):

Mn + 2HCl \u003d MnCl 2 + H 2.

اسیدهای اکسید کننده (+):

Mn + 2H 2 SO 4 (مجموع) \u003d MnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O،

3Mn + 8HNO 3 (محلول) = 3Mn (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O،

منگنز + 4HNO 3 (مجموع) = منگنز (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

نمک (+/-):

Mn + CuCl 2 \u003d MnCl 2 + Cu,

واکنش Mn + CaCl 2 انجام نمی شود.

در طبیعت، منگنز عمدتاً به صورت اکسید یافت می شود، بنابراین روش صنعتی اصلی برای به دست آوردن منگنز، احیای آن است (معمولاً با استفاده از سیلیکون، کربن یا آلومینیوم).

MnO 2 + C Mn + CO 2،

علاوه بر این، منگنز از الکترولیز محلول های نمک های آن به دست می آید، به عنوان مثال:

مهمترین ترکیب منگنز پرمنگنات پتاسیم است.
محصولات بازیابی آن بسته به محیط محلول

پرمنگنات پتاسیم (KMnO 4) نمکی از اسید پرمنگانیک HMnO 4 است. اسید پرمنگانیک بسیار قوی است، فقط در محلول آبی وجود دارد. پرمنگنات پتاسیم معروف ترین و پرمصرف ترین نمک این اسید است. این ماده ای به رنگ بنفش تیره، تقریبا سیاه و کریستالی است که به ندرت در آب حل می شود. محلول های پرمنگنات پتاسیم با غلظت کم رنگ زرشکی دارند، با افزایش غلظت، رنگ بنفش می شود (این رنگ مشخصه یون پرمنگنات است). در محلول های آبی، این نمک تحت هیدرولیز قرار نمی گیرد، زیرا. توسط یک باز قوی و یک اسید قوی تشکیل شده است. هنگام گرم شدن، پرمنگنات پتاسیم به راحتی تجزیه می شود و منگنات پتاسیم، اکسید منگنز (IV) و اکسیژن را تشکیل می دهد:

2KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .

پرمنگنات پتاسیم به دلیل یون پرمنگنات حاوی منگنز در بالاترین حالت اکسیداسیون 7+ یک عامل اکسید کننده قوی است. ماهیت محصولات کاهش KMnO 4 به محیطی که واکنش در آن رخ می دهد بستگی دارد.

در یک محیط اسیدی، یون های پرمنگنات به یون Mn 2 + کاهش می یابد. به دلیل تشکیل نمک های منگنز بدون رنگ، رنگ محلول از بنفش به بی رنگ تغییر می کند.

2KMnO 4 + 5Na 2 SO 3 + 6HCl = 2MnCl 2 + 5Na 2 SO 4 + 2KCl + 3H 2 O.

AT محیط خنثییون های پرمنگنات به اکسید منگنز (IV) کاهش می یابد، رسوب قهوه ای MnO 2 رسوب می کند، حالت اکسیداسیون منگنز از 7+ به 4+ کاهش می یابد.

2KMnO 4 + 3Na 2 SO 3 + H 2 O \u003d 2MnO 2 + 3Na 2 SO 4 + 2KOH.

در یک محیط قلیایی، یون های پرمنگنات به یون منگنات کاهش می یابد. در نتیجه، محلول سبز می شود. حالت اکسیداسیون منگنز از 7+ به 6+ کاهش می یابد.

2KMnO 4 + Na 2 SO 3 + 2KOH \u003d 2K 2 MnO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O.

به عنوان یک عامل اکسید کننده، پرمنگنات پتاسیم به طور گسترده در عمل آزمایشگاهی استفاده می شود. علاوه بر این، پرمنگنات پتاسیم به طور گسترده در پزشکی به عنوان یک ضد عفونی کننده استفاده می شود. پرمنگنات پتاسیم نیز به عنوان منبع جامد برای به دست آوردن اکسیژن استفاده می شود.

تست با موضوع منگنز و ترکیبات آن

1. کدام اکسید اسیدی است؟

الف) MnO؛ ب) Mn 2 O 3;

ج) MnO 2؛ د) Mn 2 O 7.

2. ترکیب حاوی، در محیطی با pH

3. در واکنش اکسیداسیون سولفات آهن (II) با پرمنگنات پتاسیم در محیط اسید سولفوریک، مجموع ضرایب جلوی معرف ها برابر است با:

الف) 11; ب) 15; ج) 16; د) 20.

4. اتم منگنز در کدام یک از ترکیبات زیر بالاترین حالت اکسیداسیون ممکن را دارد؟

الف) پرمنگنات پتاسیم؛ ب) منگنات پتاسیم؛

ج) سولفید منگنز؛ د) اسید پرمنگانیک.

5. کدام یک از اکسیدهای منگنز دارای بیشترین کسر جرمی اکسیژن است؟

الف) MnO؛ ب) Mn 2 O 3; ج) MnO 2؛ د) Mn 2 O 7.

6. چگالی محلول اسید سولفوریک 36.2% 1.27 گرم در میلی لیتر است. غلظت مولی اسید موجود در این محلول را (به مول در لیتر) محاسبه کنید.

الف) داده های کافی برای حل مشکل وجود ندارد.

ب) 4.7; ج) 36.2; د) 0.0047.

7. یون پرمنگنات حاوی چند الکترون است؟

ج) 58; د) 120.

8. اگر 6.3 گرم نمک منگنز تشکیل شود چه جرمی از یدید پتاسیم (در گرم) با پرمنگنات پتاسیم در محلول اسید کلریدریک اکسید می شود؟

الف) 8.3; ب) 4.15; ج) 16.6; د) 41.5.

9. مجموع تمام ضرایب در واکنش اکسیداسیون هیدروکسید آهن (II) تازه رسوب شده با پرمنگنات پتاسیم در یک محلول آبی برابر است با:

الف) 5؛ ب) 6; ساعت 8؛ د) 11.

10. تعداد پیوندهای موجود در یک مولکول اسید پرمنگانیک عبارت است از:

الف) 5؛ ب) 3; ساعت 6؛ د) 0.

کلید آزمون

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
جی	که در	جی	a، g	جی	ب	که در	جی	جی	ب

وظایف کیفی برای بحث
برهمکنش جفتی مواد

حل مسائل از این نوع با استفاده از شبکه Pletner راحت است. در این مورد، لازم است احتمال وقوع واکنش های جایگزین (در مورد تشکیل نمک های اسیدی و متوسط، در مورد غلظت نامشخص اسیدهای اکسید کننده و غیره) در نظر گرفته شود.

1. در مورد امکان برهمکنش های جفتی بین مواد زیر بحث کنید: اسید هیدروکلریک، کلرید کلسیم، نیترات نقره، کربنات پتاسیم، هیدروکسید سدیم، کلر. معادلات واکنش را بنویسید.

راه حل

ما با استفاده از شبکه پلتنر حل می کنیم.

مواد	HCl	CaCl2	AgNO3	K2CO3	NaOH	Cl2
HCl	–	–	+ (معادله 1)	+ (معادله دوم)	+ (معادله 3)	–
CaCl2	–	–	+ (معادله 4)	+ (معادله 6)	+ (معادله 7)	–
AgNO3	+ (معادله 1)	+ (معادله 4)	–	+ (معادله 5)	+ (معادله 8)	–
K2CO3	+ (معادله دوم)	+ (معادله 6)	+ (معادله 5)	–	–	–
NaOH	+ (معادله 3)	+ (معادله 7)	+ (معادله 8)	–	–	+ (معادلات نهم و دهم)
Cl2	–	–	–	–	+ (معادلات نهم و دهم)	–

1) HCl + AgNO 3 \u003d AgCl + HNO 3.

2) 2HCl + K 2 CO 3 \u003d 2KCl + H 2 O + CO 2.

3) HCl + NaOH = NaCl + H 2 O.

4) CaCl 2 + 2AgNO 3 \u003d 2AgCl + Ca (NO 3) 2.

5) 2AgNO 3 + K 2 CO 3 = Ag 2 CO 3 + 2 KNO 3 .

6) CaCl 2 + K 2 CO 3 \u003d CaCO 3 + 2KCl.

7) CaCl 2 + 2 NaOH \u003d Ca (OH) 2 + 2 NaCl.

8) 2AgNO 3 + 2NaOH \u003d Ag 2 O + 2NaNO 3 + H 2 O.

9) 2NaOH + Cl 2 NaCl + NaClO + H 2 O.

10) 6NaOH + 3Cl 2 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O.

پاسخ. 9 گزینه برای جفت های احتمالی

2. کدام یک از مواد زیر با یکدیگر واکنش می دهند: مس، اسید نیتریک غلیظ، کربن، گوگرد، آلومینیوم، کلرید آهن (III)، کربنات سدیم؟ معادلات واکنش را بنویسید.

پاسخ. 14 گزینه برای جفت های احتمالی
برهمکنش ها (14 معادله واکنش).

3. تعیین کنید که کدام مواد می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند: روی، کلر، مونوکسید کربن، اکسید سدیم، هیدروکسید سدیم، اسید نیتریک، کلرید مس (II). معادلات واکنش را بنویسید.

پاسخ. 12 گزینه برای جفت های احتمالی
برهمکنش ها (15 معادله واکنش).

4. کدام یک از مواد زیر می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند: برم، هیدروکسید پتاسیم، آمونیاک، اسید کلریدریک، یدید پتاسیم، روی. معادلات واکنش را بنویسید.

پاسخ. 8 گزینه برای جفت های احتمالی
برهمکنش ها (10 معادله واکنش).

5. تعیین کنید کدام مواد می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند: کلسیم، آب، اکسید مس (II)، هیدروژن، هیدروکسید کلسیم، اسید سولفوریک غلیظ، یدید سدیم. معادلات واکنش را بنویسید.

پاسخ. 7 گزینه به صورت جفت امکان پذیر است
برهمکنش ها (7 معادله واکنش).

6. امکان برهمکنش جفتی بین مواد زیر را مورد بحث قرار دهید: سولفات سدیم، استات سرب(II)، سولفید پتاسیم، کلرید آلومینیوم، نیترات باریم. معادلات واکنش را بنویسید.

پاسخ. 5 گزینه برای جفت های احتمالی
برهمکنش ها (5 معادله واکنش).

* علامت (+/–) به این معنی است که این واکنش با همه معرف ها یا در شرایط خاص انجام نمی شود.

ادامه دارد

فرآیندهای ردوکس زیربنای مهم ترین پدیده های طبیعت جاندار و بی جان هستند: احتراق، تجزیه مواد پیچیده، سنتز ترکیبات آلی. پرمنگنات پتاسیم، که در مقاله خود به بررسی خواص آن خواهیم پرداخت، به مواردی اشاره دارد که در شرایط آزمایشگاهی و صنعتی استفاده می شود. توانایی اکسیداسیون آن به حالت اکسیداسیون اتم بستگی دارد که در طول واکنش تغییر می کند. بیایید این را در مورد نمونه‌های خاصی از رویدادهای مربوط به مولکول‌های KMnO4 در نظر بگیریم.

ویژگی ماده

ترکیب مورد نظر ما (پرمنگنات پتاسیم) یکی از پرمصرف ترین مواد در صنعت - ترکیبات منگنز است. نمک با کریستال ها در شکل نشان داده می شود منشورهای منظمتاریک - رنگ بنفش. به خوبی در آب حل می شود و محلولی به رنگ تمشک با ویژگی های باکتری کش عالی تشکیل می دهد. بنابراین، این ماده هم در پزشکی و هم در زندگی روزمره به عنوان یک عامل باکتری کش کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. مانند سایر ترکیبات منگنز هفت ظرفیتی، نمک قادر است بسیاری از ترکیبات آلی و معدنی را اکسید کند. تجزیه پرمنگنات پتاسیم در متوسل می شود آزمایشگاه های شیمیاییبرای تولید مقادیر کمی اکسیژن خالص. این ترکیب اسید سولفیت را به سولفات اکسید می کند. در صنعت، KMnO 4 برای جداسازی کلر گازی از اسید هیدروکلریک استفاده می شود. همچنین اکثر مواد آلی را اکسید می کند و قادر است نمک های آهنی را به شکل ترکیبات سه ظرفیتی خود تبدیل کند.

آزمایش با پرمنگنات پتاسیم

ماده ای که در زندگی روزمره به نام پرمنگنات پتاسیم است، با حرارت دادن تجزیه می شود. محصولات واکنش حاوی اکسیژن آزاد، دی اکسید منگنز و یک نمک جدید - K 2 MnO 4 هستند. در آزمایشگاه، این فرآیند برای به دست آوردن اکسیژن خالص انجام می شود. معادله شیمیایی برای تجزیه پرمنگنات پتاسیم را می توان به صورت زیر نشان داد:

2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2.

ماده خشک که به صورت بلورهای بنفش به شکل منشورهای منظم است، تا دمای 200+ درجه سانتیگراد گرم می شود. کاتیون منگنز که بخشی از نمک است دارای حالت اکسیداسیون +7 است. در محصولات واکنش به ترتیب به +6 و +4 کاهش می یابد.

اکسیداسیون اتیلن

هیدروکربن های گازی متعلق به کلاس های مختلف ترکیبات آلی دارای پیوندهای منفرد و چندگانه بین اتم های کربن در مولکول های خود هستند. چگونه می توان وجود پیوندهای پی را در زیربنای ماهیت غیراشباع یک ترکیب آلی تعیین کرد؟ برای این کار انجام می دهند آزمایش های شیمیاییعبور ماده آزمایشی (مثلاً اتن یا استیلن) ​​از بنفش، تغییر رنگ آن مشاهده می شود، زیرا پیوند غیراشباع از بین می رود. مولکول اتیلن اکسید شده و از یک هیدروکربن غیر اشباع به یک الکل اشباع دو اتمی - اتیلن گلیکول تبدیل می شود. این واکنش برای وجود پیوندهای دو یا سه گانه کیفی است.

ویژگی های تظاهرات شیمیایی KMnO4

اگر حالت اکسیداسیون واکنش دهنده ها و محصولات واکنش تغییر کند، آنگاه یک واکنش اکسیداسیون- احیا رخ می دهد. بر اساس پدیده حرکت الکترون ها از یک اتم به اتم دیگر است. همانطور که در مورد تجزیه پرمنگنات پتاسیم، و در واکنش های دیگر، این ماده درخشان است. خواص بیان شدهاکسید کننده به عنوان مثال، در محلول اسیدی سولفیت سدیم و پرمنگنات پتاسیم، سولفات های سدیم، پتاسیم و منگنز و همچنین آب تشکیل می شود:

5Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 0.

در این مورد، یون گوگرد یک عامل کاهنده است و منگنز که بخشی از آنیون پیچیده MnO 4 است، خواص یک عامل اکسید کننده را نشان می دهد. پنج الکترون می پذیرد، بنابراین حالت اکسیداسیون آن از +7 به +2 می شود.

تأثیر محیط بر روند یک واکنش شیمیایی

بسته به غلظت یون های هیدروژن یا گروه های هیدروکسیل، ماهیت اسیدی، قلیایی یا خنثی محلولی که در آن واکنش ردوکس رخ می دهد، متمایز می شود. به عنوان مثال، با محتوای اضافی کاتیون های هیدروژن، یون منگنز با حالت اکسیداسیون +7 در پرمنگنات پتاسیم آن را به +2 کاهش می دهد. در یک محیط قلیایی، در غلظت بالایی از گروه های هیدروکسیل، سولفیت سدیم، در تعامل با پرمنگنات پتاسیم، به سولفات اکسید می شود. یک یون منگنز با حالت اکسیداسیون +7 به کاتیونی با بار 6 + می رود که بخشی از K 2 MnO 4 است که محلول آن سبز است. در یک محیط خنثی، سولفیت سدیم و پرمنگنات پتاسیم با یکدیگر واکنش می دهند و دی اکسید منگنز رسوب می کند. حالت اکسیداسیون کاتیون منگنز از 7+ به 4+ کاهش می یابد. سولفات سدیم و هیدروکسید سدیم قلیایی نیز در محصولات واکنش یافت می شوند.

استفاده از نمک های اسید منگنز

پرمنگنات پتاسیم هنگام گرم شدن و سایر فرآیندهای ردوکس شامل نمک اسید منگنز اغلب در صنعت استفاده می شود. به عنوان مثال، اکسیداسیون بسیاری از ترکیبات آلی، آزاد شدن کلر گازی از اسید هیدروکلریک، تبدیل نمک های آهن به سه ظرفیتی. AT کشاورزیمحلول KMnO 4 برای درمان قبل از کاشت بذر و خاک استفاده می شود، در پزشکی آنها سطح زخم ها را درمان می کنند، غشاهای مخاطی ملتهب حفره بینی را ضد عفونی می کنند و برای ضدعفونی وسایل بهداشت شخصی استفاده می شود.

در مقاله ما، ما نه تنها به طور مفصل فرآیند تجزیه پرمنگنات پتاسیم را مطالعه کردیم، بلکه آن را نیز بررسی کردیم. خواص اکسید کنندهو کاربرد در زندگی روزمره و صنعت.

پتاسیم پرمنگنات -پرمنگنات پتاسیم، نمک پتاسیم اسید پرمنگنیک. فرمول: KMnO 4. پیش ساز (فهرست IV از پیش سازهای PKKN).

نام رایج در زندگی روزمره "پرمنگنات پتاسیم" است. فروش آن در داروخانه های اوکراین ممنوع است.

مشخصات فیزیکی

ظاهر: کریستال های بنفش تیره با درخشش فلزی. ضریب شکست σ 1.59 (20 درجه سانتیگراد). محلول در آب، آمونیاک مایع، استون (2:100)، متانول، پیریدین.

خواص ترمودینامیکی

خواص شیمیایی

این یک عامل اکسید کننده قوی است. بسته به pH محلول، اکسید می شود مواد مختلفبازیابی به ترکیبات منگنز با حالت های مختلف اکسیداسیون. در یک محیط اسیدی - تا ترکیبات منگنز (II)، در یک محیط خنثی - تا ترکیبات منگنز (IV)، در یک محیط به شدت قلیایی - تا ترکیبات منگنز (VI). نمونه‌هایی از واکنش‌ها در زیر آورده شده‌اند (به عنوان مثال برهمکنش با سولفیت پتاسیم:

• AT ترشمتوسط: 2KMnO 4 + 5K 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 → 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O .
• که در محیط خنثی: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O → 3K 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH.
• که در قلیاییمتوسط: 2KMnO 4 + K 2 SO 3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O .
  • که در قلیاییمحیط: در سرما: KMnO 4 + K 2 SO 3 + KOH → K 2 SO 4 + K 3 MnO 4 + H 2 O.

با این حال، لازم به ذکر است که آخرین واکنش (در یک محیط قلیایی) طبق طرح مشخص شده تنها با عدم کاهش و غلظت قلیایی بالا انجام می شود، که هیدرولیز منگنات پتاسیم را کند می کند.

هنگام برخورد با اسید سولفوریک غلیظ، پرمنگنات پتاسیم منفجر می شود، اما هنگامی که به دقت با اسید سرد ترکیب می شود، واکنش نشان می دهد و اکسید منگنز (VII) ناپایدار را تشکیل می دهد:

2KMnO 4 + 2H 2 SO 4 → 2KHSO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O، در حالی که یک ترکیب جالب می تواند به عنوان یک محصول میانی تشکیل شود - اکسسولفات منگنز MnO 3 HSO 4. با واکنش با ید (V) فلوراید، می توانید به دست آورید. یک اکسوفلووراید مشابه: KMnO 4 + IF 5 → KF + IOF 3 + MnO 3 F

هنگامی که حرارت داده می شود، با آزاد شدن اکسیژن تجزیه می شود (این روش در آزمایشگاه برای به دست آوردن اکسیژن خالص استفاده می شود). طرح واکنش را می توان با معادله ساده تر کرد:

2KMnO4 → (t) K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

در واقع، واکنش بسیار پیچیده‌تر پیش می‌رود، به عنوان مثال، با گرمایش نه چندان قوی، می‌توان آن را تقریباً با این معادله توصیف کرد:

5KMnO 4 → (t) K 2 MnO 4 + K 3 MnO 4 + 3MnO 2 + 3O 2

با نمک های منگنز دو ظرفیتی واکنش می دهد، به عنوان مثال:

2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O → 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4

این واکنش در اصل معکوس تبدیل K 2 MnO 4 به MnO 2 و KMnO 4 است.

• محلول های آبی پرمنگنات پتاسیم از نظر ترمودینامیکی ناپایدار هستند، اما از نظر جنبشی کاملاً پایدار هستند. احتباس آنها زمانی که در تاریکی ذخیره می شوند به طور چشمگیری افزایش می یابد.

کاربرد

استفاده از این نمک اغلب بر اساس توانایی اکسیداسیون بالای یون پرمنگنات است که اثر ضد عفونی کنندگی دارد.

کاربرد پزشکی

محلول های رقیق شده (حدود 0.1٪) پرمنگنات پتاسیم به طور گسترده در پزشکی به عنوان یک ضد عفونی کننده، برای غرغره کردن، شستن زخم ها و درمان سوختگی استفاده می شود. به عنوان قی آور برای تجویز خوراکی، از محلول رقیق برای برخی از مسمومیت ها استفاده می شود.

اثر فارماکولوژیک

ضد عفونی کننده. هنگام مواجه شدن با مواد آلیاکسیژن اتمی می دهد. اکسید تشکیل شده در حین ترمیم دارو ترکیبات پیچیده ای را با پروتئین ها - آلبومینات ها تشکیل می دهد (به همین دلیل پرمنگنات پتاسیم در غلظت های کوچک دارای قابض و در محلول های غلیظ - یک اثر تحریک کننده، سوزاننده و تانیک است). اثر خوشبو کننده در درمان سوختگی و زخم موثر است. توانایی پرمنگنات پتاسیم در خنثی سازی برخی از سموم زمینه ساز استفاده از محلول های آن برای شستشوی معده در صورت مسمومیت با سم ناشناخته و مسمومیت غذایی است. هنگامی که بلعیده می شود، جذب می شود، عمل می کند (به ایجاد متهموگلوبینمی منجر می شود). همچنین در هومیوپاتی استفاده می شود.

نشانه ها

روانکاری سطوح زخمی و سوختگی - زخم های عفونی، زخم ها و سوختگی های پوستی. دهان و اوروفارنکس را بشویید - برای بیماری های عفونی و التهابی غشای مخاطی حفره دهان و اوروفارنکس (از جمله التهاب لوزه). برای شستشو و دوش در بیماری های زنان و اورولوژی - کولپیت و اورتریت. برای شستشوی معده در صورت مسمومیت ناشی از مصرف آلکالوئیدها (مورفین، آکنیتین، نیکوتین)، اسید هیدروسیانیک، فسفر، کینین؛ پوست - هنگامی که آنیلین روی آن قرار می گیرد. چشم ها - زمانی که تحت تأثیر حشرات سمی قرار می گیرند.

موارد منع مصرف

حساسیت مفرط

اثرات جانبی

واکنش های آلرژیک، هنگام استفاده از محلول های غلیظ - سوختگی و تحریک. مصرف بیش از حد علائم: درد شدید در حفره دهان، در امتداد مری، در شکم، استفراغ، اسهال؛ غشای مخاطی حفره دهان و حلق ادم، قهوه ای تیره، بنفش، ادم حنجره امکان پذیر است، ایجاد خفگی مکانیکی، سوختگی. شوک، تحریک حرکتی، تشنج، پدیده پارکینسونیسم، کولیت هموراژیک، نفروپاتی، هپاتوپاتی. با کاهش اسیدیته شیره معده، متهموگلوبینمی ممکن است همراه با سیانوز شدید و تنگی نفس ایجاد شود. دوز کشنده برای کودکان حدود 3 گرم، برای بزرگسالان - 0.3-0.5 گرم در کیلوگرم است.

رفتار:متیلن بلو (50 میلی لیتر محلول 1٪)، اسید اسکوربیک (در / در - 30 میلی لیتر محلول 5٪)، سیانوکوبالامین - تا 1 میلی گرم، پیریدوکسین (در / متر - 3 میلی لیتر محلول 5٪).

مقدار و نحوه مصرف

از نظر خارجی، در محلول های آبی برای شستشوی زخم ها (0.1-0.5٪)، برای شستشوی دهان و گلو (0.01-0.1٪)، برای روانکاری سطوح زخمی و سوختگی (2-5٪)، برای دوش (0.02-0.1٪) در عمل زنان و زایمان و اورولوژی و همچنین شستشوی معده در صورت مسمومیت.

اثر متقابل

از نظر شیمیایی با برخی از مواد آلی (زغال سنگ، شکر، تانن) و با موادی که به راحتی اکسید می شوند ناسازگار است - ممکن است انفجار رخ دهد.

برنامه های کاربردی دیگر

• برای تعیین اکسید شدن پرمنگنات هنگام ارزیابی کیفیت آب طبق GOST 2761-84 با استفاده از روش آشیانه استفاده می شود.
• محلول قلیایی پرمنگنات پتاسیم ظروف شیشه ای آزمایشگاهی را به خوبی از چربی ها و سایر مواد آلی شستشو می دهد.
• محلول‌ها (غلظت تقریباً 3 گرم در لیتر) به طور گسترده برای عکس‌های تونینگ استفاده می‌شوند.
• در صنعت آتش نشانی، از آن به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی استفاده می شود.
• به عنوان یک کاتالیزور برای تجزیه پراکسید هیدروژن در موتورهای موشکی مایع فضایی استفاده می شود.
• محلول آبی پرمنگنات پتاسیم برای هضم چوب به عنوان لکه چوب استفاده می شود.
• برای پاک کردن تاتو از محلول آبی نیز استفاده می شود. نتیجه با کمک یک سوختگی شیمیایی حاصل می شود که در آن بافت های حاوی رنگ از بین می روند. این روش با بریدن ساده پوست تفاوت چندانی ندارد و معمولاً تأثیر کمتری دارد و کمتر ناخوشایند است، زیرا بهبودی سوختگی بسیار بیشتر طول می کشد. خالکوبی به طور کامل پاک نمی شود، زخم ها در جای خود باقی می مانند.
• پرمنگنات پتاسیم یا دی کرومات سدیم به عنوان یک عامل اکسید کننده در تولید متان و اسیدهای پارافتالیک با هدف و پاراکسیلن استفاده می شود.

اعلام وصول

اکسیداسیون شیمیایی یا الکتروشیمیایی ترکیبات منگنز، عدم تناسب منگنات پتاسیم. مثلا:

2MnO 2 + 3 Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4H 2 O 2K 2 MnO 4 + Cl 2 → 2KMnO 4 + 2KCl 3K 2 MnO 4 + 2H 2 O → 4 +MnO2 → 2KMnO2 + H 2 + 2KOH

واکنش دوم در طول الکترولیز محلول غلیظ منگنات پتاسیم رخ می دهد و گرماگیر است. این روش صنعتی اصلی برای تولید پرمنگنات پتاسیم است.