સૈદ્ધાંતિક રસાયણશાસ્ત્રના ફંડામેન્ટલ્સ

10. રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ

ઉકેલોમાં રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ.

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ કે જે તત્વોના ઓક્સિડેશનની ડિગ્રીમાં ફેરફાર સાથે થાય છે જે પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થો બનાવે છે તેને રેડોક્સ કહેવામાં આવે છે.

ઓક્સિડેશન

- અણુ, પરમાણુ અથવા આયન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન છોડવાની પ્રક્રિયા છે. જો અણુ તેના ઇલેક્ટ્રોનને છોડી દે છે, તો તે હકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે: l - , 1 ઇલેક્ટ્રોન છોડે છે, પછી તે તટસ્થ અણુ બને છે:

જો સકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન અથવા અણુ ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે, તો પછી આપેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા અનુસાર તેના હકારાત્મક ચાર્જની તીવ્રતા વધે છે:

ઘટાડો એ અણુ, પરમાણુ અથવા આયન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાની પ્રક્રિયા છે.

જો અણુ ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે, પછી તે નકારાત્મક ચાર્જ આયનમાં ફેરવાય છે:

જો હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે, તો તેનો ચાર્જ ઘટે છે:

અથવા તે તટસ્થ અણુમાં જઈ શકે છે:

ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ
ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે. પુનઃસ્થાપિત કરનાર એક અણુ, પરમાણુ અથવા આયન છે, ઇલેક્ટ્રોન દાન.

ઓક્સિડાઇઝર

પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ઘટાડો થાય છે, ઘટાડનાર એજન્ટ ઓક્સિડાઇઝ્ડ છે.

તે યાદ રાખવું જોઈએ કે ઓક્સિડેશન (ઘટાડો) ને અણુઓ અથવા આયનો દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આપવાની (અને સ્વીકારવાની) પ્રક્રિયા તરીકે ધ્યાનમાં લેવું એ હંમેશા સાચી પરિસ્થિતિને પ્રતિબિંબિત કરતું નથી, કારણ કે ઘણા કિસ્સાઓમાં ઇલેક્ટ્રોનનું સંપૂર્ણ સ્થાનાંતરણ નથી, પરંતુ માત્ર એક પાળી છે. એક અણુથી બીજા અણુમાં ઇલેક્ટ્રોન વાદળ.

જો કે, રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સમીકરણો દોરવા માટે, તે જરૂરી નથી કે કયું બંધન રચાય છે - આયનીય અથવા સહસંયોજક. તેથી, સરળતા માટે, અમે બોન્ડના પ્રકારને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ઇલેક્ટ્રોનના ઉમેરા અથવા દાન વિશે વાત કરીશું.

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓના સમીકરણોમાં stoichiometric ગુણાંકનું નિર્ધારણ. રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા માટે સમીકરણ કંપોઝ કરતી વખતે, ઘટાડનાર એજન્ટ, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને આપેલ અને પ્રાપ્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરવી જરૂરી છે. એક નિયમ તરીકે, કોઈપણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ગુણાંક પસંદ કરવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન

, અથવા પદ્ધતિ ઇલેક્ટ્રોન-આયન સંતુલન (ક્યારેક બાદમાં પદ્ધતિ કહેવામાં આવે છે અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓ ).

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સમીકરણોનું સંકલન કરવાના ઉદાહરણ તરીકે, કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક એસિડ સાથે પાયરાઈટ ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લો.

સૌ પ્રથમ, ચાલો પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો નક્કી કરીએ.

HNO3 એક મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે, તેથી સલ્ફર તેની મહત્તમ ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં ઓક્સિડાઇઝ થશે S 6+, અને આયર્ન - થી Fe 3+, જ્યારે HNO 3 સુધી પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકે છે N0 અથવા NO 2. અમે N O પસંદ કરીશું:

તે ક્યાં સ્થિત હશે

H2O (ડાબી કે જમણી બાજુએ), અમને હજુ સુધી ખબર નથી.

1. પ્રથમ અરજી કરો ઇલેક્ટ્રોન-આયન સંતુલન પદ્ધતિ

(અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓ). આ પદ્ધતિ એક પરમાણુ અથવા આયનમાંથી બીજામાં ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણને ધ્યાનમાં લે છે, તે માધ્યમની પ્રકૃતિ (તેજાબી, આલ્કલાઇન અથવા તટસ્થ) ને ધ્યાનમાં લે છે જેમાં પ્રતિક્રિયા થાય છે.

હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન પરમાણુની સંખ્યાને સમાન કરવા માટે ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન પ્રક્રિયાઓ માટે સમીકરણોનું સંકલન કરતી વખતે, ક્યાં તો પાણીના અણુઓ અને હાઇડ્રોજન આયનો રજૂ કરવામાં આવે છે (માધ્યમ પર આધાર રાખીને) (જો વાતાવરણ એસિડિક હોય તો),અથવા પાણીના અણુઓ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો (જો પર્યાવરણ આલ્કલાઇન છે).તદનુસાર, પરિણામી ઉત્પાદનોમાં, ઇલેક્ટ્રોન-આયન સમીકરણની જમણી બાજુએ હાઇડ્રોજન આયનો અને પાણીના અણુઓ (એસિડિક વાતાવરણ) અથવા હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો અને પાણીના અણુઓ (આલ્કલાઇન વાતાવરણ) હશે.

તે જ ઇલેક્ટ્રોન-આયન સમીકરણો લખતી વખતે, વ્યક્તિએ ખરેખર ઉકેલમાં હાજર આયનોની રચનામાંથી આગળ વધવું જોઈએ.વધુમાં, સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણોની તૈયારીની જેમ, પદાર્થો નબળી રીતે વિખરાયેલા, નબળા દ્રાવ્ય અથવા ગેસ તરીકે મુક્ત થાય છે. મોલેક્યુલર સ્વરૂપમાં લખવું જોઈએ.

ચાલો આપણા કેસ માટે ઓક્સિડેશન અર્ધ-પ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લઈએ. પરમાણુ

FeS 2 ફે આયનમાં ફેરવાય છે 3+ (F e(N O 3) 3 સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિભાજિત થાય છે, અમે હાઇડ્રોલિસિસની અવગણના કરીએ છીએ) અને બે આયન SO 4 2 - (H 2 SO 4 નું વિયોજન):

ઓક્સિજનની સમાનતા કરવા માટે, ડાબી બાજુએ 8 H પરમાણુ ઉમેરો

2 O, અને જમણી બાજુએ - 16 H આયનો+ (તેજાબી વાતાવરણ):

ડાબી બાજુનો ચાર્જ 0 છે, જમણી બાજુનો ચાર્જ +15 છે, તેથી

FeS 2 15 ઇલેક્ટ્રોન છોડવા જોઈએ:

ચાલો હવે નાઈટ્રેટ આયનના ઘટાડાની અર્ધ-પ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લઈએ:

પાસેથી લઈ જવી જોઈએ

N O 3 2 O અણુઓ. આ કરવા માટે, ડાબી બાજુએ 4 H આયનો ઉમેરો 1+ (તેજાબી વાતાવરણ), અને જમણી તરફ - H ના 2 અણુઓ 2 ઓ:

ચાર્જને ડાબી બાજુએ બરાબર કરવા માટે (ચાર્જ

+3) 3 ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરો:

છેવટે અમારી પાસે છે:

બંને ભાગોને 16H દ્વારા ટૂંકાવીને

+ અને 8H 2 ઓહ, અમને રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા માટે સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ મળે છે:

સમીકરણની બંને બાજુએ આયનોની યોગ્ય સંખ્યા ઉમેરીને

ના 3 - અને H+ અમે પ્રતિક્રિયાના પરમાણુ સમીકરણ શોધીએ છીએ:

નોંધ કરો કે આપેલ અને પ્રાપ્ત કરેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે તમારે તત્વોની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ નક્કી કરવાની જરૂર નથી. વધુમાં, અમે પર્યાવરણના પ્રભાવને ધ્યાનમાં લીધા અને આપમેળે નક્કી કર્યું કે એચ

2 O એ સમીકરણની જમણી બાજુએ છે. શું ચોક્કસ છે કે આ પદ્ધતિ છે પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિ કરતાં રાસાયણિક અર્થ સાથે વધુ સુસંગત,જોકે બાદમાં સમજવા માટે કંઈક અંશે સરળ છે.

2. ચાલો પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને આ પ્રતિક્રિયાને સમાન કરીએ ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન . પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા વર્ણવેલ છે:

ઓક્સિડેશન સ્કીમ બનાવવી વધુ મુશ્કેલ છે, કારણ કે બે તત્વો એક જ સમયે ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે -

ફે અને એસ. અમે આયર્નને 2+, સલ્ફરને 1- ની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ સોંપી શકીએ છીએ અને ધ્યાનમાં લઈ શકીએ છીએ કે ફે અણુ દીઠ બે S અણુઓ છે:

જો કે, ઓક્સિડેશન સ્ટેટ્સના નિર્ધારણ સાથે વિતરિત કરવું અને રેખાકૃતિની યાદ અપાવે તેવી આકૃતિ લખવી શક્ય છે.

જમણી બાજુએ +15 નો ચાર્જ છે, ડાબી બાજુ - 0, તેથી

FeS 2 15 ઇલેક્ટ્રોન છોડવા જોઈએ. અમે કુલ બેલેન્સ રેકોર્ડ કરીએ છીએ:

HNO ના પાંચ અણુઓ

3 ઓક્સિડેશન પર જાઓ FeS2, અને ત્રણ વધુ અણુઓ HNO3 શિક્ષણ માટે જરૂરી Fe(N O 3) 3:

હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનને સમાન કરવા માટે, ઉમેરો જમણી બાજુબે અણુ H

2 ઓ:

ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિની તુલનામાં ઇલેક્ટ્રોન-આયન સંતુલન પદ્ધતિ વધુ સાર્વત્રિક છે અને ગુણાંક પસંદ કરવામાં તેનો નિર્વિવાદ લાભ છે.

માં ઘણી રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ, ખાસ કરીને તે સામેલ છે કાર્બનિક સંયોજનો, જેમાં પણ ઓક્સિડેશન સ્થિતિઓ નક્કી કરવાની પ્રક્રિયા ખૂબ જટિલ છે.

ઉદાહરણ તરીકે, પોટેશિયમ પરમેંગેનેટના જલીય દ્રાવણમાંથી પસાર થતી ઇથિલિન ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લો. પરિણામે, ઇથિલિનને ઇથિલિન ગ્લાયકોલ HO-માં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે.

સીએચ 2 - સીએચ 2 -ઓહ, અને પરમેંગેનેટને મેંગેનીઝ (IV) ઓક્સાઇડમાં ઘટાડી દીધું છે, વધુમાં, અંતિમ સંતુલન સમીકરણ પરથી સ્પષ્ટ થશે, પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ પણ જમણી બાજુએ રચાય છે:

સમાન શરતોમાં જરૂરી ઘટાડો કર્યા પછી, અમે સમીકરણને તેના અંતિમ પરમાણુ સ્વરૂપમાં લખીએ છીએ

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ માટે માનક સંભવિતતા.
વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં કોઈપણ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા થવાની સંભાવના ઘણા કારણોસર છે: તાપમાન, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને ઘટાડનાર એજન્ટની પ્રકૃતિ, માધ્યમની એસિડિટી, પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા પદાર્થોની સાંદ્રતા વગેરે. આ તમામ પરિબળોને ધ્યાનમાં લેવું મુશ્કેલ છે, પરંતુ યાદ રાખવું કે કોઈપણ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા ઘટાડતા એજન્ટમાંથી ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટમાં ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણ સાથે થાય છે; આવી પ્રતિક્રિયાની શક્યતા માટે માપદંડ સ્થાપિત કરી શકાય છે.

રેડોક્સ પ્રક્રિયાઓની જથ્થાત્મક લાક્ષણિકતાઓ છે ઓક્સિડાઇઝિંગ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટોની સામાન્ય રેડોક્સ સંભવિતતા (અથવા પ્રમાણભૂત સંભાવનાઓઇલેક્ટ્રોડ્સ).

આવી સંભવિતતાઓના ભૌતિક-રાસાયણિક અર્થને સમજવા માટે, કહેવાતી ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓનું વિશ્લેષણ કરવું જરૂરી છે.

દેખાવ સાથે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ વીજ પ્રવાહઅથવા તેને કારણે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કહેવાય છે.

વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની પ્રકૃતિને સમજવા માટે, ચાલો આપણે ઘણી સરળ પરિસ્થિતિઓનો વિચાર કરીએ. ચાલો કલ્પના કરીએ કે ધાતુની પ્લેટ પાણીમાં ડૂબી છે. ધ્રુવીય પાણીના અણુઓના પ્રભાવ હેઠળ, ધાતુના આયનો પ્લેટની સપાટીથી અલગ થઈ જાય છે અને પ્રવાહી તબક્કામાં હાઇડ્રેટેડ પસાર થાય છે. બાદમાં સકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, અને મેટલ પ્લેટ પર ઇલેક્ટ્રોનની વધુ પડતી દેખાય છે. પ્રક્રિયા જેટલી આગળ વધે છે તેટલો ચાર્જ વધતો જાય છે

, પ્લેટ અને પ્રવાહી તબક્કો બંને.

સોલ્યુશન કેશન્સ અને વધારાના ધાતુના ઈલેક્ટ્રોન્સના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક આકર્ષણને કારણે, તબક્કાની સીમા પર એક કહેવાતા ડબલ ઈલેક્ટ્રિક સ્તર દેખાય છે, જે પ્રવાહી તબક્કામાં મેટલ આયનોના વધુ સંક્રમણને અટકાવે છે. છેલ્લે, એક ક્ષણ આવે છે જ્યારે ઉકેલ અને મેટલ પ્લેટ વચ્ચે સંતુલન સ્થાપિત થાય છે, જે સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

અથવા સોલ્યુશનમાં આયનોના હાઇડ્રેશનને ધ્યાનમાં લેતા:

આ સમતુલાની સ્થિતિ ધાતુની પ્રકૃતિ, દ્રાવણમાં તેના આયનોની સાંદ્રતા, તાપમાન અને

દબાણ.

જ્યારે ધાતુને પાણીમાં નહીં, પરંતુ આ ધાતુના મીઠાના દ્રાવણમાં ડૂબવામાં આવે છે, ત્યારે લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર સંતુલન ડાબી તરફ ખસી જાય છે અને દ્રાવણમાં ધાતુના આયનોની સાંદ્રતા જેટલી વધારે હોય છે. . સક્રિય ધાતુઓ, જેમના આયનોમાં દ્રાવણમાં જવાની સારી ક્ષમતા હોય છે, આ કિસ્સામાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવશે, જોકે શુદ્ધ પાણીની તુલનામાં ઓછા પ્રમાણમાં.

જો ધાતુમાંથી એક યા બીજી રીતે ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવામાં આવે તો સંતુલનને જમણી તરફ ખસેડી શકાય છે. આનાથી મેટલ પ્લેટ ઓગળી જશે. તેનાથી વિપરિત, જો બહારથી ધાતુની પ્લેટને ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડવામાં આવે છે, તો તેના પર આયનો જમા થશે.

થી ઉકેલ

જ્યારે ધાતુને સોલ્યુશનમાં ડૂબવામાં આવે છે, ત્યારે ઇન્ટરફેસ પર ઇલેક્ટ્રિકલ ડબલ લેયર રચાય છે. મેટલ અને આસપાસના પ્રવાહી તબક્કા વચ્ચે ઉદ્ભવતા સંભવિત તફાવતને ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત કહેવામાં આવે છે. આ સંભવિત એ ઘન તબક્કાના સ્વરૂપમાં મેટલની રેડોક્સ ક્ષમતાની લાક્ષણિકતા છે.

એક અલગ ધાતુના અણુમાં (મોનોટોમિક વરાળની સ્થિતિ જે ત્યારે થાય છે જ્યારે ઉચ્ચ તાપમાનઅને દુર્લભતાની ઉચ્ચ ડિગ્રી), રેડોક્સ ગુણધર્મો અન્ય જથ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે જેને આયનીકરણ સંભવિત કહેવાય છે. આયોનાઇઝેશન સંભવિત એ એક અલગ અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા છે.

ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય સીધું માપી શકાતું નથી. તે જ સમયે, બે મેટલ-સોલ્યુશન જોડી ધરાવતી સિસ્ટમમાં થતા ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત તફાવતને માપવાનું મુશ્કેલ નથી. આવી જોડી કહેવામાં આવે છે અર્ધ-તત્વો . અમે કહેવાતા પ્રમાણભૂત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડના સંબંધમાં ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતતા નક્કી કરવા માટે સંમત થયા હતા, જેની સંભવિતતા મનસ્વી રીતે શૂન્ય તરીકે લેવામાં આવી હતી. સ્ટાન્ડર્ડ હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડમાં 1 mol/l ના હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતા સાથે એસિડ સોલ્યુશનમાં ડૂબેલી ખાસ તૈયાર પ્લેટિનમ પ્લેટનો સમાવેશ થાય છે અને 10 ના દબાણે હાઇડ્રોજન ગેસના પ્રવાહ દ્વારા ધોવાઇ જાય છે.

5 Pa, 25 °C ના તાપમાને. પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતતાઓની શ્રેણી.
જો 1 mol/l સમાન ધાતુના આયનોની સાંદ્રતા સાથે તેના મીઠાના દ્રાવણમાં ડૂબેલી ધાતુની પ્લેટ પ્રમાણભૂત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડાયેલ હોય, તો ગેલ્વેનિક સેલ પ્રાપ્ત થાય છે. આ તત્વનું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ (EMF), જે 25 °C પર માપવામાં આવે છે, તે લાક્ષણિકતા ધરાવે છે ધાતુના પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત,સામાન્ય રીતે E° તરીકે નિયુક્ત.

હાઇડ્રોજનના સંદર્ભમાં ઘટાડતા એજન્ટ તરીકે કામ કરતા ઇલેક્ટ્રોડ્સના પ્રમાણભૂત પોટેન્શિયલ્સમાં "-" ચિહ્ન હોય છે, અને "+" ચિહ્નમાં ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કામ કરતા ઇલેક્ટ્રોડ્સની પ્રમાણભૂત સંભવિતતા હોય છે.

તેમના પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ્સના વધતા ક્રમમાં ગોઠવાયેલી ધાતુઓ કહેવાતા બનાવે છે ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વોલ્ટેજ શ્રેણી :લિ, આરબી,કે, વા, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

સંખ્યાબંધ તાણ લાક્ષણિકતા ધરાવે છે રાસાયણિક ગુણધર્મોધાતુઓ

1. ધાતુની ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત વધુ નકારાત્મક, તેની ઘટાડવાની ક્ષમતા વધારે છે.

2. દરેક ધાતુ તે ધાતુઓને મીઠાના સોલ્યુશનમાંથી વિસ્થાપિત (ઘટાડવા) માટે સક્ષમ છે જે તેના પછી મેટલ વોલ્ટેજની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ શ્રેણીમાં છે.

3. તમામ ધાતુઓ કે જેની પાસે નકારાત્મક પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત છે, એટલે કે, હાઇડ્રોજનની ડાબી બાજુએ મેટલ વોલ્ટેજની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ શ્રેણીમાં સ્થિત છે, તેને એસિડ સોલ્યુશનથી વિસ્થાપિત કરવામાં સક્ષમ છે.

ધાતુઓના E° મૂલ્યને નિર્ધારિત કરવાના કિસ્સામાં, બિન-ધાતુઓના E° મૂલ્યોને 25 ° સે તાપમાને અને 1 mol/ ની સમાન સમતુલામાં સામેલ તમામ અણુ અને પરમાણુ પ્રજાતિઓની સાંદ્રતા પર માપવામાં આવે છે. l

પ્રમાણભૂત રેડોક્સ સંભવિતનું બીજગણિત મૂલ્ય અનુરૂપ ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્વરૂપની ઓક્સિડેટીવ પ્રવૃત્તિને દર્શાવે છે. એ કારણે પ્રમાણભૂત રેડોક્સ સંભવિતતાના મૂલ્યોની તુલના અમને પ્રશ્નનો જવાબ આપવા દે છે: શું આ અથવા તે રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા થાય છે?

ચોક્કસ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા થવાની સંભાવનાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે એક માત્રાત્મક માપદંડ છે ઓક્સિડેશનના પ્રમાણભૂત રેડોક્સ પોટેન્શિયલ અને રિડક્શન અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓ વચ્ચેના તફાવતનું સકારાત્મક મૂલ્ય.

ઉકેલોનું વિદ્યુત વિચ્છેદન.

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓનો સમૂહ જે ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર દ્રાવણમાં થાય છે અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પીગળે છે જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે તેને ઇલેક્ટ્રોલિસિસ કહેવામાં આવે છે.

વર્તમાન સ્ત્રોતના કેથોડ પર, સોલ્યુશનમાંથી કેશનમાં ઇલેક્ટ્રોનને સ્થાનાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા અથવા ઓગળવાની પ્રક્રિયા થાય છે, તેથી કેથોડ એ "ઘટાડો કરનાર એજન્ટ" છે.એનોડ પર, ઇલેક્ટ્રોન આયન દ્વારા આપવામાં આવે છે, તેથી એનોડ એ "ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ" છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન, એનોડ અને કેથોડ બંને પર સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓ થઈ શકે છે.

જ્યારે નિષ્ક્રિય (અન-ઉપયોગી) એનોડ (ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રેફાઇટ અથવા પ્લેટિનમ) નો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે, નિયમ તરીકે, બે ઓક્સિડેટીવ અને બે ઘટાડો પ્રક્રિયાઓ સ્પર્ધા કરે છે:

એનોડ પર - આયન અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન,

કેથોડ પર - કેશન અને હાઇડ્રોજન આયનોમાં ઘટાડો.

જ્યારે સક્રિય (ઉપભોક્તા) એનોડનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રક્રિયા વધુ જટિલ બની જાય છે અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર પ્રતિસ્પર્ધી પ્રતિક્રિયાઓ છે:

એનોડ પર - આયન અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન, ધાતુનું એનોડિક વિસર્જન - એનોડ સામગ્રી;

કેથોડ પર - મીઠું કેશન અને હાઇડ્રોજન આયનમાં ઘટાડો, એનોડને ઓગાળીને મેળવેલા મેટલ કેશનમાં ઘટાડો.

એનોડ અને કેથોડ પર સૌથી વધુ સંભવિત પ્રક્રિયા પસંદ કરતી વખતે, વ્યક્તિએ એવી સ્થિતિમાંથી આગળ વધવું જોઈએ કે જે પ્રતિક્રિયાને ઓછામાં ઓછી ઊર્જાની જરૂર હોય તે આગળ વધશે. વધુમાં, નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ સાથે મીઠાના ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન એનોડ અને કેથોડ પર સૌથી વધુ સંભવિત પ્રક્રિયા પસંદ કરવા માટે, નીચેના નિયમોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

નીચેના ઉત્પાદનો એનોડ પર રચના કરી શકે છે: a) F anions ધરાવતા ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન - , SO 4 2- , Nઓ 3 - , આરઓ 4 3 - , તેમજ આલ્કલી સોલ્યુશન્સ, ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે; b) C anions ના ઓક્સિડેશન દરમિયાન l - , વી આર - , હું-અનુક્રમે ક્લોરિન, બ્રોમિન અને આયોડિન છોડવામાં આવે છે;c) કાર્બનિક એસિડના આયનોના ઓક્સિડેશન દરમિયાન, પ્રક્રિયા થાય છે:

2. Al ની ડાબી બાજુએ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત આયનો ધરાવતા મીઠાના ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન

3+ , હાઇડ્રોજન કેથોડ પર મુક્ત થાય છે; જો આયન હાઇડ્રોજનની જમણી બાજુએ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત હોય, તો કેથોડ પર ધાતુ જમા થાય છે.

3. વચ્ચેની વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં સ્થિત આયનો ધરાવતા મીઠાના ઉકેલોના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન

Al+ અને H+ કેથોડ પર કેશન ઘટાડો અને હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ બંનેની સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓ થઈ શકે છે.

ચાલો, ઉદાહરણ તરીકે, નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર કોપર ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુત વિચ્છેદનને ધ્યાનમાં લઈએ. દ્રાવણમાં ક્યુ આયનો હોય છે

2+ અને 2Cl - જે, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ, અનુરૂપ ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ નિર્દેશિત થાય છે:

મેટાલિક કોપર કેથોડ પર છોડવામાં આવે છે, અને ક્લોરિન ગેસ એનોડ પર છોડવામાં આવે છે.

જો સોલ્યુશન વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના ગણવામાં આવે છે

CuCl2 તાંબાની પ્લેટને એનોડ તરીકે લો, પછી તાંબુ કેથોડ પર અને એનોડ પર, જ્યાં ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ થાય છે, C આયનોને ડિસ્ચાર્જ કરવાને બદલે બહાર કાઢવામાં આવે છે. l - અને ક્લોરિનનું પ્રકાશન, એનોડ (તાંબુ) નું ઓક્સિડેશન થાય છે. આ કિસ્સામાં, એનોડ પોતે ઓગળી જાય છે, અને ક્યુ આયનોના સ્વરૂપમાંઉકેલમાં જાય છે. ઇલેક્ટ્રોલિસિસ CuCl2 દ્રાવ્ય એનોડ સાથે નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:

દ્રાવ્ય એનોડ સાથે મીઠાના ઉકેલોનું વિદ્યુત વિચ્છેદન એ એનોડ સામગ્રી (તેનું વિસર્જન) ઓક્સિડેશનમાં ઘટાડો થાય છે અને એનોડમાંથી કેથોડમાં ધાતુના સ્થાનાંતરણ સાથે છે. આ ગુણધર્મનો વ્યાપકપણે દૂષણોમાંથી ધાતુઓના શુદ્ધિકરણ (સફાઈ)માં ઉપયોગ થાય છે.

મેલ્ટ્સનું વિદ્યુત વિચ્છેદન. અત્યંત સક્રિય ધાતુઓ (સોડિયમ, એલ્યુમિનિયમ, મેગ્નેશિયમ, કેલ્શિયમ, વગેરે) મેળવવા માટે, જે સરળતાથી પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, પીગળેલા ક્ષાર અથવા ઓક્સાઇડના વિદ્યુત વિચ્છેદનનો ઉપયોગ થાય છે:

જો સક્રિય ધાતુના ક્ષાર અને ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડના જલીય દ્રાવણમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે, તો પછી ધાતુના કેશન કે એસિડ અવશેષોના આયનો વિસર્જિત થતા નથી. હાઇડ્રોજન કેથોડ પર મુક્ત થાય છે,

અને એનોડમાં ઓક્સિજન હોય છે, અને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પાણીના ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિઘટનમાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પીગળવા કરતાં ઊર્જાસભર રીતે વધુ અનુકૂળ છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ - ક્ષાર અને આલ્કલી - ખૂબ ઊંચા તાપમાને ઓગળે છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનો ફેરાડેનો નિયમ.

સમયસર વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ રચાયેલા પદાર્થની માત્રા, વર્તમાન શક્તિ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રકૃતિની અવલંબન સામાન્યીકરણના આધારે સ્થાપિત કરી શકાય છે. ફેરાડેનો કાયદો :

જ્યાં ટી -વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન રચાયેલ પદાર્થનો સમૂહ (જી); E એ પદાર્થનો સમકક્ષ સમૂહ છે (g/mol); M - દાઢ સમૂહપદાર્થો (g/mol); પી- આપેલ અથવા પ્રાપ્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા;

I - વર્તમાન તાકાત (A); ટી- પ્રક્રિયા સમયગાળો(સાથે); એફ - ફેરાડે સતત,પદાર્થના 1 સમકક્ષ સમૂહને છોડવા માટે જરૂરી વીજળીના જથ્થાને દર્શાવવું(એફ = 96,500 C/mol = 26.8 A×h/mol).

ઓક્સિડેશન એ અણુ, પરમાણુ અથવા આયન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની પ્રક્રિયા છે. જો અણુ તેના ઇલેક્ટ્રોનને છોડી દે છે, તો તે હકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે, ઉદાહરણ તરીકે:

જો નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન (ચાર્જ -1), ઉદાહરણ તરીકે, 1 ઇલેક્ટ્રોન છોડે છે, તો તે તટસ્થ અણુ બની જાય છે:

ઘટાડો એ અણુ, પરમાણુ અથવા આયન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાની પ્રક્રિયા છે.

જો અણુ ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે, તો તે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન બની જાય છે:

જો હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે, તો તેનો ચાર્જ ઘટે છે, ઉદાહરણ તરીકે:

અથવા તે તટસ્થ અણુમાં જઈ શકે છે:

ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ એ અણુ, પરમાણુ અથવા આયન છે જે ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે. ઘટાડનાર એજન્ટ એ અણુ, પરમાણુ અથવા આયન છે જે ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે.

પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ ઘટાડવામાં આવે છે, અને ઘટાડનાર એજન્ટ ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે.

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓના સમીકરણો દોરવા અને ગુણાંક પસંદ કરવા. રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા માટે સમીકરણ કંપોઝ કરતી વખતે, ઘટાડનાર એજન્ટ, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને આપેલ અને પ્રાપ્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરવી જરૂરી છે.

સામાન્ય રીતે, ઇલેક્ટ્રોન બેલેન્સ પદ્ધતિ અથવા ઇલેક્ટ્રોન-આયન સંતુલન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ગુણાંક પસંદ કરવામાં આવે છે (કેટલીકવાર બાદમાંને અર્ધ-પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ કહેવામાં આવે છે).

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સમીકરણોનું સંકલન કરવાના ઉદાહરણ તરીકે, કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક એસિડ સાથે પાયરાઈટ ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લો:

સૌ પ્રથમ, ચાલો પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો નક્કી કરીએ. એક મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે, તેથી સલ્ફરને તેની મહત્તમ ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવશે, અને આયર્નને ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવશે, જ્યારે તે ઘટાડી શકાય છે અથવા. અમે પસંદ કરીશું.

અમને હજુ સુધી ખબર નથી કે તે ક્યાં હશે (ડાબી કે જમણી બાજુએ).

1. ચાલો પહેલા ઇલેક્ટ્રોન-આયન સંતુલન પદ્ધતિ લાગુ કરીએ. આ પદ્ધતિ એક પરમાણુ અથવા આયનમાંથી બીજામાં ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણને ધ્યાનમાં લે છે, તે માધ્યમની પ્રકૃતિ (તેજાબી, આલ્કલાઇન અથવા તટસ્થ) ને ધ્યાનમાં લે છે જેમાં પ્રતિક્રિયા થાય છે. - ઓક્સિડેશન અને ઘટાડાની પ્રક્રિયાઓ માટે સમીકરણો દોરતી વખતે, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન પરમાણુઓની સંખ્યાને સમાન બનાવવા માટે, ક્યાં તો પાણીના અણુઓ અને હાઇડ્રોજન આયનો (જો માધ્યમ એસિડિક હોય), અથવા પાણીના અણુઓ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો (જો માધ્યમ આલ્કલાઇન હોય તો) હોય છે. રજૂ કર્યું (માધ્યમ પર આધાર રાખીને). તદનુસાર, પરિણામી ઉત્પાદનોમાં, ઇલેક્ટ્રોન-આયન સમીકરણની જમણી બાજુએ હાઇડ્રોજન આયનો અને પાણીના અણુઓ (એસિડિક વાતાવરણ) અથવા હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો અને પાણીના અણુઓ (આલ્કલાઇન વાતાવરણ) હશે.

આમ, ઇલેક્ટ્રોન-આયન સમીકરણો લખતી વખતે, વ્યક્તિએ ખરેખર ઉકેલમાં હાજર આયનોની રચનામાંથી આગળ વધવું જોઈએ. વધુમાં, જેમ કે સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણો લખવામાં આવે છે, એવા પદાર્થો કે જેઓ નબળી રીતે વિભાજિત થાય છે, નબળી રીતે દ્રાવ્ય હોય છે અથવા ગેસ તરીકે મુક્ત થાય છે તે પરમાણુ સ્વરૂપમાં લખવા જોઈએ.

ચાલો આપણા કેસ માટે ઓક્સિડેશન અર્ધ-પ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લઈએ.

પરમાણુ એક આયનમાં ફેરવાય છે અને સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિભાજિત થાય છે (અમે હાઇડ્રોલિસિસની અવગણના કરીએ છીએ) અને બે આયનો (વિયોજન):

ઓક્સિજનની સમાનતા કરવા માટે, અમે ડાબી બાજુએ 8 પરમાણુ અને જમણી બાજુએ 16 આયનો ઉમેરીએ છીએ (પર્યાવરણ એસિડિક છે!):

ડાબી બાજુનો ચાર્જ 0 છે, જમણી બાજુનો ચાર્જ તેથી 15 ઇલેક્ટ્રોન છોડવા જોઈએ:

ચાલો હવે નાઈટ્રેટ આયનના ઘટાડાની અર્ધ-પ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લઈએ:

O અણુમાંથી બાદબાકી કરવી જરૂરી છે. આ કરવા માટે, ડાબી બાજુએ 4 આયનો (એસિડિક માધ્યમ) અને જમણી બાજુએ 2 અણુઓ ઉમેરો.

ચાર્જને સમાન કરવા માટે, અમે ડાબી બાજુએ 3 ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરીએ છીએ (ચાર્જ):

છેવટે અમારી પાસે છે:

બંને બાજુઓને ઘટાડીને અમે રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાનું સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ મેળવીએ છીએ:

સમીકરણની બંને બાજુઓ પર આયનોની યોગ્ય સંખ્યા ઉમેરીને, અમે પ્રતિક્રિયાના પરમાણુ સમીકરણ શોધીએ છીએ:

નોંધ કરો કે આપેલ અને પ્રાપ્ત કરેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે આપણે ક્યારેય તત્વોની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ નક્કી કરવાની જરૂર નથી. વધુમાં, અમે પર્યાવરણના પ્રભાવને ધ્યાનમાં લીધા અને સમીકરણની જમણી બાજુએ શું છે તે આપમેળે નિર્ધારિત કર્યું. શું ચોક્કસ છે કે આ પદ્ધતિ પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિ કરતાં વધુ રાસાયણિક રીતે અર્થપૂર્ણ છે, જોકે બાદમાં સમજવામાં થોડી સરળ છે.

2. ચાલો ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને આ પ્રતિક્રિયાને સમાન કરીએ. પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયા સરળ રીતે વર્ણવેલ છે:

ઓક્સિડેશન સ્કીમ બનાવવી વધુ મુશ્કેલ છે, કારણ કે 2 તત્વો એકસાથે ઓક્સિડેશન થાય છે - Fe અને S. તમે સલ્ફરની ઓક્સિડેશન સ્થિતિને આયર્નને સોંપી શકો છો અને ધ્યાનમાં લો કે દરેક 1 Fe અણુ માટે બે S અણુઓ છે:

જો કે, તમે ઓક્સિડેશન સ્ટેટ્સ નક્કી કર્યા વિના કરી શકો છો અને ડાયાગ્રામ (7.1) ની યાદ અપાવતો આકૃતિ લખી શકો છો:

જમણી બાજુએ +15 નો ચાર્જ છે, ડાબી બાજુ - 0, તેથી તેણે 15 ઇલેક્ટ્રોન છોડવા જોઈએ. અમે કુલ બેલેન્સ રેકોર્ડ કરીએ છીએ:

5 અણુઓ ઓક્સિડેશનમાં જાય છે, અને રચના માટે બીજા 3 અણુઓની જરૂર પડે છે

હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનને સમાન કરવા માટે, જમણી બાજુએ 2 અણુઓ ઉમેરો:

ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિની તુલનામાં ઇલેક્ટ્રોન-આયન સંતુલન પદ્ધતિ વધુ સાર્વત્રિક છે અને ઘણી રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓમાં ગુણાંક પસંદ કરવામાં નિર્વિવાદ લાભ ધરાવે છે, ખાસ કરીને, કાર્બનિક સંયોજનો, જેમાં ઓક્સિડેશન સ્થિતિઓ નક્કી કરવાની પ્રક્રિયા પણ ખૂબ જટિલ છે.

ઉદાહરણ તરીકે, પોટેશિયમ પરમેંગેનેટના જલીય દ્રાવણમાંથી પસાર થતી ઇથિલિન ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લો. પરિણામે, ઇથિલિનને ઇથિલિન ગ્લાયકોલમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે, અને પરમેંગેનેટને મેંગેનીઝ (IV) ઓક્સાઇડમાં ઘટાડવામાં આવે છે, વધુમાં, અંતિમ સંતુલન સમીકરણ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે, પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ પણ જમણી બાજુએ રચાય છે:

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓની જથ્થાત્મક લાક્ષણિકતાઓ. પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતતાઓની શ્રેણી. વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં કોઈપણ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા થવાની સંભાવના ઘણા કારણો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: તાપમાન, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને ઘટાડનાર એજન્ટની પ્રકૃતિ, માધ્યમની એસિડિટી, પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા પદાર્થોની સાંદ્રતા વગેરે.

આ તમામ પરિબળોને ધ્યાનમાં લેવું મુશ્કેલ હોઈ શકે છે, પરંતુ, યાદ રાખવું કે કોઈપણ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા ઘટાડતા એજન્ટમાંથી ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટમાં ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણ સાથે આગળ વધે છે, આવી પ્રતિક્રિયાની શક્યતા માટે માપદંડ સ્થાપિત કરવું શક્ય છે.

રેડોક્સ પ્રક્રિયાઓની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા એ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ્સ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ્સ (અથવા પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત) ની સામાન્ય રેડોક્સ સંભવિતતા છે.

વિદ્યુત પ્રવાહની ઘટના સાથે અથવા તેના કારણે થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કહેવામાં આવે છે.

વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની પ્રકૃતિને સમજવા માટે, ચાલો આપણે ઘણી સરળ પરિસ્થિતિઓનો વિચાર કરીએ. ચાલો કલ્પના કરીએ કે ધાતુની પ્લેટ પાણીમાં ડૂબી છે. ધ્રુવીય પાણીના અણુઓના પ્રભાવ હેઠળ, ધાતુના આયનો પ્લેટની સપાટીથી અલગ થઈ જાય છે અને પ્રવાહી તબક્કામાં હાઇડ્રેટેડ પસાર થાય છે. બાદમાં સકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, અને મેટલ પ્લેટ પર ઇલેક્ટ્રોનની વધુ પડતી દેખાય છે. પ્રક્રિયા જેટલી આગળ વધે છે, પ્લેટ અને પ્રવાહી તબક્કો બંનેનો ચાર્જ વધારે થાય છે.

અથવા સોલ્યુશનમાં આયનોના હાઇડ્રેશનને ધ્યાનમાં લેતા:

આ સંતુલનની સ્થિતિ ધાતુની પ્રકૃતિ, દ્રાવણમાં તેના આયનોની સાંદ્રતા, તાપમાન અને દબાણ પર આધારિત છે.

જો ધાતુમાંથી એક યા બીજી રીતે ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવામાં આવે તો ઇક્વિલિબ્રિયમ (7.2) જમણી તરફ ખસેડી શકાય છે. આનાથી મેટલ પ્લેટ ઓગળી જશે. તેનાથી વિપરિત, જો બહારથી ધાતુની પ્લેટને ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડવામાં આવે, તો તેના પરના દ્રાવણમાંથી આયનો જમા થશે.

પહેલેથી જ નોંધ્યું છે તેમ, જ્યારે ધાતુને સોલ્યુશનમાં ડૂબવામાં આવે છે, ત્યારે ઇન્ટરફેસ પર ઇલેક્ટ્રિક ડબલ લેયર રચાય છે. મેટલ અને આસપાસના પ્રવાહી તબક્કા વચ્ચે ઉદ્ભવતા સંભવિત તફાવતને ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત કહેવામાં આવે છે. આ સંભવિત એ ઘન તબક્કાના સ્વરૂપમાં મેટલની રેડોક્સ ક્ષમતાની લાક્ષણિકતા છે.

નોંધ કરો કે એક અલગ ધાતુના અણુમાં (મોનોટોમિક વરાળની સ્થિતિ જે ઊંચા તાપમાને અને દુર્લભતાના ઉચ્ચ ડિગ્રી પર થાય છે), રેડોક્સ ગુણધર્મો અન્ય જથ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે જેને આયનીકરણ સંભવિત કહેવાય છે. આયોનાઇઝેશન સંભવિત એ એક અલગ અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા છે.

ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય સીધું માપી શકાતું નથી. તે જ સમયે, બે મેટલ-સોલ્યુશન જોડી ધરાવતી સિસ્ટમમાં થતા ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત તફાવતને માપવાનું મુશ્કેલ નથી. આવા જોડીઓને અર્ધ-તત્વો કહેવામાં આવે છે. અમે કહેવાતા પ્રમાણભૂત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડના સંબંધમાં ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતતા નક્કી કરવા માટે સંમત થયા હતા, જેની સંભવિતતા મનસ્વી રીતે શૂન્ય તરીકે લેવામાં આવી હતી. પ્રમાણભૂત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવમાં હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા સાથે એસિડ દ્રાવણમાં ડૂબેલી ખાસ તૈયાર પ્લેટિનમ પ્લેટનો સમાવેશ થાય છે અને તાપમાને Pa દબાણ હેઠળ હાઇડ્રોજન ગેસના પ્રવાહ દ્વારા ધોવાઇ જાય છે.

પ્રમાણભૂત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ પર સંભવિતના ઉદભવની કલ્પના નીચે પ્રમાણે કરી શકાય છે. પ્લેટિનમ દ્વારા શોષાયેલ હાઇડ્રોજન ગેસ અણુ અવસ્થામાં જાય છે:

પ્લેટની સપાટી પર રચાયેલા અણુ હાઇડ્રોજન, દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન આયનો અને પ્લેટિનમ (ઇલેક્ટ્રોન!) વચ્ચે ગતિશીલ સંતુલનની સ્થિતિનો અનુભવ થાય છે:

એકંદર પ્રક્રિયા સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

પ્લેટિનમ રેડોક્સ પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતું નથી, પરંતુ તે માત્ર અણુ હાઇડ્રોજનનું વાહક છે.

જો 1 mol/l સમાન ધાતુના આયનોની સાંદ્રતા સાથે તેના મીઠાના દ્રાવણમાં ડૂબેલી ધાતુની પ્લેટ પ્રમાણભૂત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડાયેલ હોય, તો ગેલ્વેનિક સેલ પ્રાપ્ત થાય છે. આ તત્વ (EMF) નું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ, ધાતુના પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત પર માપવામાં આવે છે અને તેની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે, સામાન્ય રીતે તરીકે સૂચવવામાં આવે છે.

કોષ્ટક 7.1 કેટલીક ધાતુઓ માટે પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિતતાના મૂલ્યો રજૂ કરે છે. હાઇડ્રોજનના સંદર્ભમાં ઘટાડતા એજન્ટ તરીકે કામ કરતા ઇલેક્ટ્રોડ્સના પ્રમાણભૂત પોટેન્શિયલ્સમાં "-" ચિહ્ન હોય છે, અને "+" ચિહ્ન ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કામ કરતા ઇલેક્ટ્રોડ્સની પ્રમાણભૂત સંભવિતતા દર્શાવે છે.

ધાતુઓ, તેમના પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ્સના વધતા ક્રમમાં ગોઠવાયેલી, મેટલ વોલ્ટેજની કહેવાતી ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ શ્રેણી બનાવે છે:

સંખ્યાબંધ તાણ ધાતુઓના રાસાયણિક ગુણધર્મોને દર્શાવે છે:

1. ધાતુની ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત વધુ નકારાત્મક, તેની ઘટાડવાની ક્ષમતા વધારે છે.

3. તમામ ધાતુઓ કે જે નકારાત્મક પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત ધરાવે છે, એટલે કે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં હાઇડ્રોજનની ડાબી બાજુએ સ્થિત ધાતુઓ તેને એસિડ સોલ્યુશનમાંથી વિસ્થાપિત કરવામાં સક્ષમ છે.

એ નોંધવું જોઇએ કે પ્રસ્તુત શ્રેણી માત્ર જલીય દ્રાવણમાં અને ઓરડાના તાપમાને ધાતુઓ અને તેમના ક્ષારનું વર્તન દર્શાવે છે. વધુમાં, તે ધ્યાનમાં રાખવું આવશ્યક છે કે કોષ્ટકમાં દર્શાવેલ પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ સંભવિત દ્રાવક પરમાણુઓ સાથે ચોક્કસ આયનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની વિશિષ્ટતાઓને ધ્યાનમાં લે છે. આ ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં ધાતુઓની ગોઠવણીમાં કેટલીક અપેક્ષિત પેટર્નનું ઉલ્લંઘન કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વોલ્ટેજ શ્રેણી લિથિયમથી શરૂ થાય છે, જ્યારે વધુ રાસાયણિક રીતે સક્રિય રૂબિડિયમ અને પોટેશિયમ લિથિયમની જમણી બાજુએ સ્થિત છે. આ અન્ય આલ્કલી ધાતુઓના આયનોની તુલનામાં લિથિયમ આયનોની હાઇડ્રેશન પ્રક્રિયાની અપવાદરૂપે ઉચ્ચ ઊર્જાને કારણે છે.

તે જ સમયે, કોષ્ટક 7.1 પ્રમાણભૂત રેડોક્સ સંભવિતતાઓ દર્શાવે છે જે સામાન્ય હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડના સંદર્ભમાં સંતુલન સ્થિતિમાં હોય તેવા પ્રકાર (7.3) ની બિન-ધાતુ પ્રણાલીઓ માટે માપવામાં આવ્યા હતા.

કોષ્ટક નીચેના સામાન્ય સ્વરૂપની અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓમાં ઘટાડો દર્શાવે છે:

ધાતુઓના મૂલ્યો નક્કી કરવાના કિસ્સામાં, બિન-ધાતુઓના મૂલ્યો 25 ° સે તાપમાને અને 1 mol/l સમાન સંતુલનમાં સામેલ તમામ અણુ અને પરમાણુ પ્રજાતિઓની સાંદ્રતા પર માપવામાં આવે છે.

કોષ્ટક 7.1. 25 °C (298 K) પર પ્રમાણભૂત રેડોક્સ સંભવિત

(સ્કેન જુઓ)

પ્રમાણભૂત રેડોક્સ સંભવિતનું બીજગણિત મૂલ્ય અનુરૂપ ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્વરૂપની ઓક્સિડેટીવ પ્રવૃત્તિને દર્શાવે છે. તેથી, પ્રમાણભૂત રેડોક્સ સંભવિતતાના મૂલ્યોની તુલના અમને પ્રશ્નનો જવાબ આપવા દે છે: શું આ અથવા તે રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા થાય છે?

આમ, હેલાઇડ આયનોના ઓક્સિડેશનની તમામ અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓ મુક્ત હેલોજન પર

ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે લીડ (IV) ઓક્સાઇડ અથવા પોટેશિયમ પરમેંગેનેટનો ઉપયોગ કરીને પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ અમલ કરી શકાય છે. પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટનો ઉપયોગ કરતી વખતે, માત્ર પ્રતિક્રિયાઓ (7.5) અને (7.6) કરી શકાય છે. છેલ્લે, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે નાઈટ્રિક એસિડનો ઉપયોગ આયોડાઇડ આયન (7.6) સાથે સંકળાયેલી માત્ર અડધી પ્રતિક્રિયાને મંજૂરી આપે છે.

આમ, ચોક્કસ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા થવાની સંભાવનાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે એક માત્રાત્મક માપદંડ એ ઓક્સિડેશન અને ઘટાડો અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓના પ્રમાણભૂત રેડોક્સ સંભવિતતા વચ્ચેના તફાવતનું હકારાત્મક મૂલ્ય છે.

ઓક્સિડેશન-ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓ, અથવા ટૂંકમાં ORR, રસાયણશાસ્ત્રના વિષયના મૂળભૂત તત્વોમાંનું એક છે, કારણ કે તે વ્યક્તિની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું વર્ણન કરે છે. રાસાયણિક તત્વોસાથે જેમ કે આ પ્રતિક્રિયાઓનું નામ સૂચવે છે, તેમાં ઓછામાં ઓછા બે જુદા જુદા રસાયણોનો સમાવેશ થાય છે, જેમાંથી એક ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કામ કરે છે, અને અન્ય ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે. દેખીતી રીતે, વિવિધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં તેમને અલગ પાડવા અને ઓળખવામાં સક્ષમ બનવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ કેવી રીતે નક્કી કરવું
રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને ઘટાડનાર એજન્ટ નક્કી કરવામાં મુખ્ય મુશ્કેલી એ છે કે વિવિધ કિસ્સાઓમાં સમાન પદાર્થો ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો અને ઘટાડતા એજન્ટો બંને હોઈ શકે છે. પ્રતિક્રિયામાં ચોક્કસ રાસાયણિક તત્વની ભૂમિકા કેવી રીતે યોગ્ય રીતે નક્કી કરવી તે જાણવા માટે, તમારે નીચેના મૂળભૂત ખ્યાલોને સ્પષ્ટપણે સમજવાની જરૂર છે.

ઓક્સિડેશન રાસાયણિક તત્વના બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન સ્તરમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની પ્રક્રિયા છે. તેના વળાંકમાં ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ ત્યાં એક અણુ, પરમાણુ અથવા આયન હશે જે ઇલેક્ટ્રોનને સ્વીકારે છે અને ત્યાંથી તેની ઓક્સિડેશન સ્થિતિને ઘટાડે છે, જે પુનઃસ્થાપિત કરવામાં આવી રહ્યા છે . અન્ય પદાર્થ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પછી, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ હંમેશા હકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે.
પુન: પ્રાપ્તિ રાસાયણિક તત્વના બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન સ્તરમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરવાની પ્રક્રિયા છે. પુનઃસ્થાપિત કરનાર ત્યાં એક અણુ, પરમાણુ અથવા આયન હશે જે તેના ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે અને તેના કારણે તેની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ વધે છે, એટલે કે ઓક્સિડાઇઝ . અન્ય પદાર્થ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પછી, ઘટાડનાર એજન્ટ હંમેશા હકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે.
સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ એ એક પદાર્થ છે જે ઇલેક્ટ્રોન "લે છે" અને ઘટાડનાર એજન્ટ એ પદાર્થ છે જે તેને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટને આપે છે. તે નક્કી કરવું શક્ય છે કે રેડોક્સ પ્રતિક્રિયામાં કોણ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટની ભૂમિકા ભજવે છે, કોણ ઘટાડનાર એજન્ટ છે અને કયા કિસ્સામાં ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ ઘટાડનાર એજન્ટ બને છે અને તેનાથી વિપરીત, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં વ્યક્તિગત તત્વોના લાક્ષણિક વર્તનને જાણીને. .
લાક્ષણિક ઘટાડતા એજન્ટો ધાતુઓ અને હાઇડ્રોજન છે: Fe, K, Ca, Cu, Mg, Na, Zn, H). તેઓ જેટલા ઓછા આયનોઈઝ્ડ હોય છે, તેમના ઘટાડાના ગુણો વધારે હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, આંશિક રીતે ઓક્સિડાઇઝ્ડ આયર્ન, જેણે એક ઇલેક્ટ્રોન છોડી દીધું છે અને +1 ચાર્જ ધરાવે છે, તે "શુદ્ધ" આયર્નની તુલનામાં એક ઇલેક્ટ્રોન ઓછું છોડી શકશે. ઉપરાંત, ઘટાડતા એજન્ટો સૌથી ઓછી ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં રાસાયણિક તત્વોના સંયોજનો હોઈ શકે છે, જેમાં તમામ મુક્ત ભ્રમણકક્ષા ભરેલી હોય છે અને જે ફક્ત ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, એમોનિયા NH 3, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ H 2 S, હાઇડ્રોજન બ્રોમાઇડ HBr, હાઇડ્રોજન આયોડાઇડ HI. , હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ HCl.
લાક્ષણિક ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો ઘણા બિનધાતુઓ છે (F, Cl, I, O, Br). ઉપરાંત, ઉચ્ચ ડિગ્રી ઓક્સિડેશન ધરાવતી ધાતુઓ (Fe +3, Sn +4, Mn +4), તેમજ ઉચ્ચ ડિગ્રી ઓક્સિડેશન ધરાવતા તત્વોના કેટલાક સંયોજનો: પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ KMnO4, સલ્ફ્યુરિક એસિડ H2SO4, નાઈટ્રિક એસિડ HNO3, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે. કોપર ઓક્સાઇડ CuO, આયર્ન ક્લોરાઇડ FeCl 3.
અપૂર્ણ અથવા મધ્યવર્તી ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં રાસાયણિક સંયોજનો, ઉદાહરણ તરીકે મોનોબેસિક નાઈટ્રિક એસિડ HNO 2, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ H 2 O 2, સલ્ફર એસિડ H 2 SO 3 ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં સામેલ બીજા રીએજન્ટના રેડોક્સ ગુણધર્મોને આધારે ઓક્સિડાઇઝિંગ અને ઘટાડવા બંને ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરી શકે છે. .

ચાલો સોડિયમ અને ઓક્સિજન વચ્ચેની સરળ પ્રતિક્રિયાના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટને વ્યાખ્યાયિત કરીએ.

આ ઉદાહરણમાંથી નીચે મુજબ, એક સોડિયમ અણુ તેના ઇલેક્ટ્રોનને એક ઓક્સિજન પરમાણુ આપે છે. તેથી, સોડિયમ ઘટાડનાર એજન્ટ છે અને ઓક્સિજન ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે. આ કિસ્સામાં, સોડિયમ સંપૂર્ણપણે ઓક્સિડાઇઝ્ડ થઈ જશે, કારણ કે તે ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ સંખ્યાને છોડી દેશે, અને ઓક્સિજન અણુ સંપૂર્ણપણે ઘટશે નહીં, કારણ કે તે બીજા ઓક્સિજન અણુમાંથી બીજા ઇલેક્ટ્રોનને સ્વીકારવામાં સક્ષમ હશે.

આમાં એવી પ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે જેમાં પ્રતિક્રિયા આપતા પદાર્થો ઇલેક્ટ્રોનનું વિનિમય કરે છે, જેનાથી પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થો બનાવે છે તેવા તત્વોના અણુઓની ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ફેરફાર થાય છે.

દાખ્લા તરીકે:

Zn + 2H + → Zn 2+ + H 2 ,

FeS 2 + 8HNO 3 (conc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,

મોટાભાગની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ છે; તેઓ અત્યંત મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

ઓક્સિડેશન એ અણુ, પરમાણુ અથવા આયન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની પ્રક્રિયા છે.

જો અણુ તેના ઇલેક્ટ્રોનને છોડી દે છે, તો તે હકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે:

દાખ્લા તરીકે:

Al - 3e - = Al 3+

H 2 - 2e - = 2H +

ઓક્સિડેશન દરમિયાન, ઓક્સિડેશન સ્થિતિ વધે છે.

જો નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન (ચાર્જ -1), ઉદાહરણ તરીકે Cl -, 1 ઇલેક્ટ્રોન છોડે છે, તો તે તટસ્થ અણુ બને છે:

2Cl - - 2e - = Cl 2

Fe 2+ - e - = Fe 3+

ઘટાડો એ અણુ, પરમાણુ અથવા આયન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાની પ્રક્રિયા છે.

જો અણુ ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે, તો તે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન બની જાય છે:

દાખ્લા તરીકે:

Сl 2 + 2е- = 2Сl -

S + 2е - = S 2-

Fe 3+ + e- = Fe 2+

અથવા તે તટસ્થ અણુમાં જઈ શકે છે:

Fe 2+ + 2e- = Fe 0

પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ ઘટાડવામાં આવે છે, ઘટાડનાર એજન્ટ ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે.

ઓક્સિડેશન હંમેશા ઘટાડાની સાથે હોય છે, અને તેનાથી વિપરીત, ઘટાડો હંમેશા ઓક્સિડેશન સાથે સંકળાયેલો હોય છે, જે સમીકરણો દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

ઘટાડનાર એજન્ટ - e - ↔ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ

ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ + e - ↔ ઘટાડનાર એજન્ટ

તેથી, રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ બે વિરોધી પ્રક્રિયાઓની એકતાને રજૂ કરે છે - ઓક્સિડેશન અને ઘટાડો

સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઘટાડતા અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો

રિસ્ટોરર્સ

ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો

ધાતુઓ, હાઇડ્રોજન, કોલસો

કાર્બન(II) મોનોક્સાઇડ CO

હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ H 2 S, સલ્ફર ઓક્સાઇડ (IV) SO 2, સલ્ફર એસિડ H 2 SO 3 અને તેના ક્ષાર

હાઇડ્રોઆયોડિક એસિડ HI, હાઇડ્રોબ્રોમિક એસિડ HBr, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ HCl

ટીન(II) ક્લોરાઇડ SnCl2, આયર્ન(II) સલ્ફેટ FeSO4, મેંગેનીઝ(II) સલ્ફેટ MnSO4, ક્રોમિયમ(III) સલ્ફેટ Cr2 (SO4) 3

નાઈટ્રસ એસિડ HNO 2, એમોનિયા NH 3, હાઈડ્રાઈઝિન N 2 H 4, નાઈટ્રિક ઑક્સાઈડ (II) NO

ફોસ્ફરસ એસિડ H 3 PO 3

એલ્ડીહાઇડ્સ, આલ્કોહોલ, ફોર્મિક અને ઓક્સાલિક એસિડ, ગ્લુકોઝ

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન કેથોડ

હેલોજન

પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ KMnO 4, પોટેશિયમ મેંગેનેટ K 2 MnO 4, મેંગેનીઝ(IV) ઓક્સાઇડ MnO 2

પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ K 2 Cr 2 O 7 , પોટેશિયમ ક્રોમેટ K 2 CrO 4

નાઈટ્રિક એસિડ HNO 3

ઓક્સિજન O 2, ઓઝોન O 3,

હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ H 2 O 2

સલ્ફ્યુરિક એસિડ H 2 SO 4 (conc.), સેલેનિક એસિડ H 2 SeO 4

કોપર(II) ઓક્સાઇડ CuO, સિલ્વર(I) ઑક્સાઈડ Ag 2 O, લીડ(IV) ઑક્સાઈડ PbO 2

નોબલ મેટલ આયનો (Ag+, Au 3+, વગેરે)

આયર્ન(III) ક્લોરાઇડ FeCl 3

હાયપોક્લોરાઇટ, ક્લોરેટ્સ અને પરક્લોરેટ્સ

એક્વા રેજિયા, કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક અને હાઈડ્રોફ્લોરિક એસિડનું મિશ્રણ

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન એનોડ

ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિ.

OVR ને સમાન કરવા માટે, ઘણી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાંથી હવે આપણે એક પર વિચાર કરીશું - ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિ.

ચાલો એલ્યુમિનિયમ અને ઓક્સિજન વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા માટે સમીકરણ લખીએ:

Al + O 2 = Al 2 O 3

આ સમીકરણની સાદગીથી મૂર્ખ ન બનો. અમારું કાર્ય એવી પદ્ધતિને સમજવાનું છે કે જે ભવિષ્યમાં તમને વધુ જટિલ પ્રતિક્રિયાઓને સમાન કરવા દેશે.

તો, ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિ શું છે? સંતુલન એ સમાનતા છે. તેથી, આપેલ પ્રતિક્રિયામાં એક તત્વ છોડે છે અને અન્ય તત્વ સ્વીકારે છે તે ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોવી જોઈએ. શરૂઆતમાં, આ જથ્થો અલગ દેખાય છે, જેમ કે એલ્યુમિનિયમ અને ઓક્સિજનની વિવિધ ઓક્સિડેશન સ્થિતિઓ પરથી જોઈ શકાય છે:

Al 0 + O 2 0 = Al 2 +3 O 3 -2

એલ્યુમિનિયમ ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે (સકારાત્મક ઓક્સિડેશન સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરે છે), અને ઓક્સિજન ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે (સંપાદન કરે છે નકારાત્મક ડિગ્રીઓક્સિડેશન). +3 ઓક્સિડેશન સ્થિતિ મેળવવા માટે, એલ્યુમિનિયમ અણુએ 3 ઇલેક્ટ્રોન છોડવા જોઈએ. ઓક્સિજન પરમાણુ, -2 ની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ સાથે ઓક્સિજન પરમાણુમાં ફેરવવા માટે, 4 ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવા આવશ્યક છે:

Al 0 - 3e- = Al +3

O 2 0 + 4e- = 2O -2

આપેલ અને પ્રાપ્ત ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય તે માટે, પ્રથમ સમીકરણને 4 વડે અને બીજાને 3 વડે ગુણાકાર કરવો જોઈએ. આ કરવા માટે, આપેલ અને પ્રાપ્ત ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યાને ઉપર અને નીચેની બાજુએ ખસેડવા માટે તે પૂરતું છે. ઉપરના ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે રેખાઓ.

જો હવે સમીકરણમાં આપણે રિડ્યુસિંગ એજન્ટ (Al) ની સામે મળેલ ગુણાંક 4 અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ (O 2) ની સામે મળેલ ગુણાંક 3 મૂકીએ, તો આપેલ અને પ્રાપ્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન છે અને 12 ની બરાબર બને છે. ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન હાંસલ કરવામાં આવ્યું છે. તે જોઈ શકાય છે કે પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન Al 2 O 3 પહેલાં 2 નો ગુણાંક જરૂરી છે. હવે રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાનું સમીકરણ બરાબર છે:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિના તમામ ફાયદાઓ ઓક્સિજન સાથે એલ્યુમિનિયમના ઓક્સિડેશન કરતાં વધુ જટિલ કેસોમાં દેખાય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, જાણીતા "પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ" - પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ KMnO 4 - ઓક્સિડેશન સ્ટેટ +7 માં Mn અણુને કારણે મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે. ક્લોરિન આયન Cl પણ તેને ઇલેક્ટ્રોન આપે છે, ક્લોરિન અણુમાં ફેરવાય છે. આનો ઉપયોગ ક્યારેક પ્રયોગશાળામાં ક્લોરિન ગેસ બનાવવા માટે થાય છે:

K + Mn +7 O 4 -2 + K + Cl - + H 2 SO 4 = Cl 2 0 + Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

ચાલો ઇલેક્ટ્રોનિક બેલેન્સ ડાયાગ્રામ બનાવીએ:

Mn +7 + 5e- = Mn +2

2Cl - - 2e- = Cl 2 0

બે અને પાંચ એ સમીકરણના મુખ્ય ગુણાંક છે, જેનો આભાર અન્ય તમામ ગુણાંક સરળતાથી પસંદ કરવાનું શક્ય છે. Cl 2 પહેલાં તમારે 5 નો ગુણાંક (અથવા KСl પહેલાં 2 × 5 = 10), અને KMnO 4 પહેલાં - 2 નો ગુણાંક મૂકવો જોઈએ. અન્ય તમામ ગુણાંક આ બે ગુણાંક સાથે જોડાયેલા છે. આ ફક્ત સંખ્યાઓને ક્રંચ કરીને અભિનય કરતાં ઘણું સરળ છે.

2 KMnO 4 + 10KCl + 8H 2 SO 4 = 5 Cl 2 + 2MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 8H 2 O

K અણુઓની સંખ્યા (ડાબી બાજુએ 12 અણુઓ) સમાન કરવા માટે, સમીકરણની જમણી બાજુએ K 2 SO 4 ની સામે 6 નો ગુણાંક મૂકવો જરૂરી છે. અંતે, ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજનને સમાન કરવા માટે, તે પૂરતું છે. H 2 SO 4 અને H 2 O ની સામે 8 નો ગુણાંક મૂકવા માટે. આપણને તેના અંતિમ સ્વરૂપમાં સમીકરણ મળે છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિ, જેમ આપણે જોઈએ છીએ, રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓના સમીકરણોમાં ગુણાંકની સામાન્ય પસંદગીને બાકાત રાખતી નથી, પરંતુ આવી પસંદગીને નોંધપાત્ર રીતે સરળ બનાવી શકે છે.

પેલેડિયમ (II) નાઈટ્રેટના દ્રાવણ સાથે તાંબાની પ્રતિક્રિયા માટે સમીકરણ દોરવું. ચાલો આપણે પ્રતિક્રિયાના પ્રારંભિક અને અંતિમ પદાર્થોના સૂત્રો લખીએ અને ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં થતા ફેરફારો બતાવીએ:

જેમાંથી તે અનુસરે છે કે ઘટાડતા એજન્ટ અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ સાથે, ગુણાંક 1 ની બરાબર છે. અંતિમ પ્રતિક્રિયા સમીકરણ છે:

Cu + Pd(NO 3) 2 = Cu(NO 3) 2 + Pd

જેમ તમે જોઈ શકો છો, ઇલેક્ટ્રોન એકંદર પ્રતિક્રિયા સમીકરણમાં દેખાતા નથી.

સમીકરણની શુદ્ધતા ચકાસવા માટે, અમે દરેક તત્વના અણુઓની સંખ્યા તેની જમણી અને ડાબી બાજુએ ગણીએ છીએ. ઉદાહરણ તરીકે, જમણી બાજુએ 6 ઓક્સિજન અણુઓ છે, ડાબી બાજુએ પણ 6 અણુઓ છે; પેલેડિયમ 1 અને 1; કોપર પણ 1 અને 1 છે. આનો અર્થ એ છે કે સમીકરણ યોગ્ય રીતે લખાયેલું છે.

ચાલો આ સમીકરણને આયનીય સ્વરૂપમાં ફરીથી લખીએ:

Cu + Pd 2+ + 2NO 3 - = Cu 2+ + 2NO 3 - + Pd

અને સમાન આયનોના ઘટાડા પછી આપણને મળે છે

Cu + Pd 2+ = Cu 2+ + Pd

કેન્દ્રિત હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે મેંગેનીઝ (IV) ઓક્સાઇડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે પ્રતિક્રિયા સમીકરણ દોરવું

(લેબોરેટરીમાં આ પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને ક્લોરિન ઉત્પન્ન થાય છે).

ચાલો પ્રતિક્રિયાના પ્રારંભિક અને અંતિમ પદાર્થોના સૂત્રો લખીએ:

HCl + MnO 2 → Cl 2 + MnCl 2 + H 2 O

ચાલો પ્રતિક્રિયા પહેલા અને પછી પરમાણુઓની ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ફેરફાર બતાવીએ:

આ પ્રતિક્રિયા રેડોક્સ છે, કારણ કે ક્લોરિન અને મેંગેનીઝના અણુઓની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ બદલાય છે. HCl એ ઘટાડનાર એજન્ટ છે, MnO 2 એ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે. અમે ઇલેક્ટ્રોનિક સમીકરણો કંપોઝ કરીએ છીએ:

અને ઘટાડતા એજન્ટ અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ માટે ગુણાંક શોધો. તેઓ અનુક્રમે 2 અને 1 ની સમાન છે. ગુણાંક 2 (અને 1 નહીં) સેટ કરેલ છે કારણ કે -1 ની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ સાથે 2 ક્લોરિન પરમાણુ 2 ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે. આ ગુણાંક પહેલેથી જ ઇલેક્ટ્રોનિક સમીકરણમાં છે:

2HCl + MnO 2 → Cl 2 + MnCl 2 + H 2 O

અમે અન્ય પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થો માટે ગુણાંક શોધીએ છીએ. ઇલેક્ટ્રોનિક સમીકરણો પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે HCl ના 2 mol માટે MnO 2 નું 1 mol છે. જો કે, પરિણામી બમણા ચાર્જ થયેલા મેંગેનીઝ આયનને બાંધવા માટે એસિડના બીજા 2 મોલ્સની જરૂર છે તે ધ્યાનમાં લેતા, ઘટાડનાર એજન્ટની સામે 4 નો ગુણાંક મૂકવો જોઈએ. પછી 2 મોલ્સ પાણી મેળવવામાં આવશે. અંતિમ સમીકરણ છે

4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O

સમીકરણ લખવાની સાચીતા તપાસવું એ એક તત્વના અણુઓની સંખ્યાની ગણતરી કરવા માટે મર્યાદિત હોઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે ક્લોરિન: ડાબી બાજુએ 4 અને જમણી બાજુએ 2 + 2 = 4 છે.

ઇલેક્ટ્રોન સંતુલન પદ્ધતિ પરમાણુ સ્વરૂપમાં પ્રતિક્રિયા સમીકરણોનું નિરૂપણ કરતી હોવાથી, સંકલન અને ચકાસણી પછી તેઓ આયનીય સ્વરૂપમાં લખવા જોઈએ.

ચાલો સંકલિત સમીકરણને આયનીય સ્વરૂપમાં ફરીથી લખીએ:

4Н + + 4Сl - + МnО 2 = Сl 2 + Мn 2 + + 2Сl - + 2Н 2 О

અને સમીકરણની બંને બાજુના સમાન આયનોને રદ કર્યા પછી આપણને મળે છે

4H + + 2Cl - + MnO 2 = Cl 2 + Mn 2 + + 2H 2 O

પોટેશિયમ પરમેંગેનેટના એસિડિફાઇડ દ્રાવણ સાથે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે પ્રતિક્રિયા સમીકરણ દોરવું.

ચાલો પ્રતિક્રિયા યોજના લખીએ - પ્રારંભિક અને પરિણામી પદાર્થોના સૂત્રો:

H 2 S + KMnO 4 + H 2 SO 4 → S + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

પછી અમે પ્રતિક્રિયા પહેલા અને પછી અણુઓની ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં ફેરફાર બતાવીએ છીએ:

સલ્ફર અને મેંગેનીઝ અણુઓની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ બદલાય છે (H 2 S એ ઘટાડનાર એજન્ટ છે, KMnO 4 ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે). અમે ઇલેક્ટ્રોનિક સમીકરણો કંપોઝ કરીએ છીએ, એટલે કે. અમે ઇલેક્ટ્રોન નુકશાન અને લાભની પ્રક્રિયાઓનું નિરૂપણ કરીએ છીએ:

અને અંતે, આપણે ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ માટે ગુણાંક શોધીએ છીએ, અને પછી અન્ય રિએક્ટન્ટ્સ માટે. ઇલેક્ટ્રોનિક સમીકરણો પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે આપણે 5 mol H 2 S અને 2 mol KMnO 4 લેવાની જરૂર છે, પછી આપણને 5 mol S પરમાણુ અને 2 mol MnSO 4 મળશે. વધુમાં, સમીકરણની ડાબી અને જમણી બાજુના અણુઓની સરખામણી પરથી, આપણે શોધીએ છીએ કે 1 mol K 2 SO 4 અને 8 mol પાણી પણ બને છે. અંતિમ પ્રતિક્રિયા સમીકરણ હશે

5Н 2 S + 2КМnО 4 + ЗН 2 SO 4 = 5S + 2МnSO 4 + К 2 SO 4 + 8Н 2 О

સમીકરણ લખવાની સાચીતા એક તત્વના અણુઓની ગણતરી દ્વારા પુષ્ટિ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે ઓક્સિજન; ડાબી બાજુએ 2 4 + 3 4 = 20 છે અને જમણી બાજુએ 2 4 + 4 + 8 = 20 છે.

અમે સમીકરણને આયનીય સ્વરૂપમાં ફરીથી લખીએ છીએ:

5H 2 S + 2MnO 4 - + 6H + = 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O

તે જાણીતું છે કે યોગ્ય રીતે લખાયેલ પ્રતિક્રિયા સમીકરણ એ પદાર્થોના સમૂહના સંરક્ષણના કાયદાની અભિવ્યક્તિ છે. તેથી, પ્રારંભિક સામગ્રી અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોમાં સમાન અણુઓની સંખ્યા સમાન હોવી જોઈએ. ચાર્જીસ પણ સાચવવા જોઈએ. પ્રારંભિક પદાર્થોના શુલ્કનો સરવાળો હંમેશા પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોના શુલ્કના સરવાળા સમાન હોવો જોઈએ.

OVR વર્ગીકરણ

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓના ત્રણ મુખ્ય પ્રકારો છે:

1) ઇન્ટરમોલેક્યુલર ઓક્સિડેશન-ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓ
(જ્યારે ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ અલગ-અલગ પદાર્થો હોય છે);

2) અપ્રમાણસર પ્રતિક્રિયાઓ
(જ્યારે સમાન પદાર્થ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે સેવા આપી શકે છે);

3) ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર ઓક્સિડેશન-ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓ
(જ્યારે પરમાણુનો એક ભાગ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે અને બીજો ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે કામ કરે છે).>

ચાલો ત્રણ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓના ઉદાહરણો જોઈએ.

1. ઇન્ટરમોલેક્યુલર ઓક્સિડેશન-ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓ એ બધી પ્રતિક્રિયાઓ છે જેની આપણે આ ફકરામાં પહેલેથી જ ચર્ચા કરી છે.
ચાલો થોડો વધુ જટિલ કેસ ધ્યાનમાં લઈએ, જ્યારે પ્રતિક્રિયામાં તમામ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટનો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી, કારણ કે તેનો ભાગ એક સામાન્ય, બિન-રેડોક્સ વિનિમય પ્રતિક્રિયામાં સામેલ છે:

Cu 0 + H + N +5 O 3 -2 = Cu +2 (N +5 O 3 -2) 2 + N +2 O -2 + H 2 O

કેટલાક NO 3 - કણો ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લે છે, નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડ NO ઉત્પન્ન કરે છે, અને કેટલાક NO 3 - આયનો કોપર સંયોજન Cu(NO 3) 2 માં યથાવત પસાર થાય છે. ચાલો ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન બનાવીએ:

Cu 0 - 2e- = Cu +2

N +5 + 3e- = N +2

ચાલો તાંબા માટે મળેલ ગુણાંક 3 ને Cu અને Cu(NO 3) 2 ની આગળ મૂકીએ. પરંતુ ગુણાંક 2 માત્ર NO ની સામે મૂકવો જોઈએ, કારણ કે તેમાં હાજર તમામ નાઈટ્રોજન રેડોક્સ પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લે છે. HNO 3 ની સામે 2 નું પરિબળ મૂકવું ભૂલભરેલું છે, કારણ કે આ પદાર્થમાં તે નાઇટ્રોજન અણુઓનો પણ સમાવેશ થાય છે જે ઓક્સિડેશન-ઘટાડામાં ભાગ લેતા નથી અને ઉત્પાદન Cu(NO 3) 2 (NO 3 કણો -) નો ભાગ છે. અહીં કેટલીકવાર "આયન" -નિરીક્ષક" કહેવાય છે).

બાકીના ગુણાંકને પહેલાથી મળી આવેલા ગુણાંકનો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી પસંદ કરી શકાય છે:

3 Cu + 8HNO 3 = 3 Cu(NO 3) 2 + 2 NO + 4H 2 O

2. અસમાનતા પ્રતિક્રિયાઓ ત્યારે થાય છે જ્યારે સમાન પદાર્થના પરમાણુઓ એકબીજાને ઓક્સિડાઇઝ કરવા અને ઘટાડવામાં સક્ષમ હોય છે. આ શક્ય બને છે જો પદાર્થમાં મધ્યવર્તી ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં કોઈપણ તત્વના અણુઓ હોય.

પરિણામે, ઓક્સિડેશન સ્થિતિ કાં તો ઘટાડી શકે છે અથવા વધી શકે છે. દાખ્લા તરીકે:

HN +3 O 2 = HN +5 O 3 + N +2 O + H 2 O

આ પ્રતિક્રિયાને HNO 2 અને HNO 2 વચ્ચે ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે અને ઇલેક્ટ્રોન સંતુલન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિક્રિયા તરીકે વિચારી શકાય છે:

HN +3 O 2 + HN +3 O 2 = HN +5 O3 + N +2 O + H 2 O

N +3 - 2e- = N +5

N +3 + e- = N +2

અમને સમીકરણ મળે છે:

2HNO 2 + 1HNO 2 = 1 HNO 3 + 2 NO + H 2 O

અથવા, HNO 2 ના મોલ્સ એકસાથે ઉમેરી રહ્યા છે:

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર ઓક્સિડેશન-ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓ ત્યારે થાય છે જ્યારે અણુઓનું ઓક્સિડાઇઝિંગ થાય છે અને પરમાણુ ઘટાડતા હોય છે. ચાલો જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે બર્થોલેટ મીઠું KClO 3 ના વિઘટનને ધ્યાનમાં લઈએ:

KCl +5 O 3 -2 = KCl - + O 2 0

આ સમીકરણ ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન જરૂરિયાતનું પણ પાલન કરે છે:

Cl +5 + 6e- = Cl -

2O -2 - 2e- = O 2 0

અહીં એક મુશ્કેલી ઊભી થાય છે - KClO 3 ની સામે મળેલા બે ગુણાંકોમાંથી કયો મૂકવો જોઈએ - છેવટે, આ પરમાણુ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ બંને ધરાવે છે?

આવા કિસ્સાઓમાં, મળી આવેલા ગુણાંક ઉત્પાદનોની સામે મૂકવામાં આવે છે:

KClO 3 = 2KCl + 3O 2

હવે તે સ્પષ્ટ છે કે KClO 3 ની આગળ 2 ના અવયવ હોવા જોઈએ.

2KClO 3 = 2KCl + 3O 2

જ્યારે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે બર્થોલેટ મીઠાના વિઘટનની ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર પ્રતિક્રિયા પ્રયોગશાળામાં ઓક્સિજનના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.

અર્ધ-પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ

નામ સૂચવે છે તેમ, આ પદ્ધતિ ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા અને ઘટાડાની પ્રક્રિયા માટે આયનીય સમીકરણો દોરવા અને પછી તેમને એકંદર સમીકરણમાં સમાવવા પર આધારિત છે.
ઉદાહરણ તરીકે, ચાલો સમાન પ્રતિક્રિયા માટે એક સમીકરણ બનાવીએ જેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિને સમજાવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
જ્યારે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ H 2 S પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ KMnO 4 ના એસિડિફાઇડ દ્રાવણમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે કિરમજી રંગ અદૃશ્ય થઈ જાય છે અને દ્રાવણ વાદળછાયું બને છે.
અનુભવ દર્શાવે છે કે નિરંકુશ સલ્ફરની રચનાના પરિણામે સોલ્યુશનની ગંદકી થાય છે, એટલે કે. પ્રક્રિયા પ્રવાહ:

H 2 S → S + 2H +

આ યોજના અણુઓની સંખ્યા દ્વારા સમાન છે. ચાર્જની સંખ્યા દ્વારા સમાન કરવા માટે, તમારે ડાયાગ્રામની ડાબી બાજુથી બે ઇલેક્ટ્રોન બાદબાકી કરવાની જરૂર છે, તે પછી તમે સમાન ચિહ્ન સાથે તીરને બદલી શકો છો:

H 2 S - 2е - = S + 2H +

આ પ્રથમ અર્ધ-પ્રતિક્રિયા છે - ઘટાડતા એજન્ટ H 2 S ના ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયા.

સોલ્યુશનનું વિકૃતિકરણ MnO 4 - આયન (તેનો કિરમજી રંગ છે) Mn 2+ આયનમાં સંક્રમણ સાથે સંકળાયેલ છે (લગભગ રંગહીન અને માત્ર ઉચ્ચ સાંદ્રતામાં તે એક ઝાંખો ગુલાબી રંગ ધરાવે છે), જે દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે. રેખાકૃતિ

MnO 4 - → Mn 2+

એસિડિક દ્રાવણમાં, ઓક્સિજન, જે MnO 4 આયનોનો ભાગ છે, હાઇડ્રોજન આયનો સાથે મળીને આખરે પાણી બનાવે છે. તેથી, અમે સંક્રમણ પ્રક્રિયાને આ રીતે લખીએ છીએ:

MnO 4 - + 8H + → Mn 2+ + 4H 2 O

સમાન ચિહ્ન સાથે તીરને બદલવા માટે, શુલ્ક પણ સમાન હોવા જોઈએ. પ્રારંભિક પદાર્થોમાં સાત સકારાત્મક ચાર્જ (7+), અને અંતિમ પદાર્થોમાં બે હકારાત્મક ચાર્જ (2+) હોવાથી, પછી ચાર્જના સંરક્ષણની શરતને પરિપૂર્ણ કરવા માટે, રેખાકૃતિની ડાબી બાજુએ પાંચ ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરવા આવશ્યક છે:

MnO 4 - + 8H + + 5e - = Mn 2+ + 4H 2 O

આ બીજી અર્ધ-પ્રતિક્રિયા છે - ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટને ઘટાડવાની પ્રક્રિયા, એટલે કે. પરમેંગેનેટ આયન

સંકલન કરવું સામાન્ય સમીકરણપ્રતિક્રિયા, અર્ધ-પ્રતિક્રિયા સમીકરણો શબ્દને શબ્દ દ્વારા ઉમેરવો જરૂરી છે, અગાઉ આપેલ અને પ્રાપ્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાને સમાન કર્યા પછી. આ કિસ્સામાં, સૌથી નાના ગુણાંક શોધવાના નિયમો અનુસાર, અનુરૂપ પરિબળો નક્કી કરવામાં આવે છે જેના દ્વારા અર્ધ-પ્રતિક્રિયા સમીકરણોનો ગુણાકાર કરવામાં આવે છે. સંક્ષિપ્ત સ્વરૂપ નીચે મુજબ છે:

અને, 10H + દ્વારા ઘટાડીને, આપણે આખરે મેળવીએ છીએ

5H 2 S + 2MnO 4 - + 6H + = 5S + 2Mn 2+ + 8H 2 O

અમે આયનીય સ્વરૂપમાં સંકલિત સમીકરણની શુદ્ધતા તપાસીએ છીએ: ડાબી બાજુએ ઓક્સિજન અણુઓની સંખ્યા 8 છે, જમણી બાજુ 8; શુલ્કની સંખ્યા: ડાબી બાજુએ (2-)+(6+) = 4+, જમણી બાજુએ 2(2+) = 4+. સમીકરણ યોગ્ય રીતે લખાયેલ છે, કારણ કે પરમાણુ અને ચાર્જ સમાન છે.

અર્ધ-પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, પ્રતિક્રિયા સમીકરણ આયનીય સ્વરૂપમાં સંકલિત કરવામાં આવે છે. તેમાંથી પરમાણુ સ્વરૂપમાં સમીકરણ તરફ જવા માટે, અમે આ કરીએ છીએ: આયનીય સમીકરણની ડાબી બાજુએ, અમે દરેક આયન માટે અનુરૂપ કેશન પસંદ કરીએ છીએ, અને દરેક કેશન માટે - એક આયન. પછી આપણે સમીકરણની જમણી બાજુએ સમાન સંખ્યામાં સમાન આયન લખીએ છીએ, ત્યારબાદ આપણે આયનોને પરમાણુઓમાં જોડીએ છીએ:

આમ, અર્ધ-પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સમીકરણોનું સંકલન ઇલેક્ટ્રોન સંતુલન પદ્ધતિ જેવા જ પરિણામ તરફ દોરી જાય છે.

ચાલો બંને પદ્ધતિઓની તુલના કરીએ. ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિની તુલનામાં અર્ધ-પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે. કે તે કાલ્પનિક આયનોનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ વાસ્તવમાં અસ્તિત્વમાં છે. હકીકતમાં, સોલ્યુશનમાં કોઈ આયનો નથી, પરંતુ આયનો છે.

અર્ધ-પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ સાથે, અણુઓની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ જાણવી જરૂરી નથી.

ગેલ્વેનિક કોષમાં અને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણમાં રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને સમજવા માટે વ્યક્તિગત આયનીય અર્ધ-પ્રતિક્રિયા સમીકરણો લખવા જરૂરી છે. આ પદ્ધતિ સાથે, સમગ્ર પ્રક્રિયામાં સક્રિય સહભાગી તરીકે પર્યાવરણની ભૂમિકા દેખાય છે. છેલ્લે, અર્ધ-પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરતી વખતે, તમારે બધા પરિણામી પદાર્થો જાણવાની જરૂર નથી; જ્યારે તે પ્રાપ્ત થાય ત્યારે તે પ્રતિક્રિયા સમીકરણમાં દેખાય છે. તેથી, અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓની પદ્ધતિને પ્રાધાન્ય આપવું જોઈએ અને જલીય દ્રાવણમાં થતી તમામ રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સમીકરણો દોરતી વખતે તેનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.

રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ - પ્રતિક્રિયાઓ કે જે તત્વોની ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં ફેરફાર સાથે થાય છે.

ઓક્સિડેશન- અણુ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન છોડવાની પ્રક્રિયા

પુન: પ્રાપ્તિ- અણુ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્ત કરવાની પ્રક્રિયા

ઘટાડનાર એજન્ટ- એક તત્વ જે ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે

ઓક્સિડાઇઝર- તત્વ જે ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે

તત્વોના ચાર્જમાં ફેરફારના કારણોના દ્રશ્ય, પરંતુ સરળ વિચાર માટે, ચાલો આકૃતિઓ તરફ વળીએ:

અણુ એ ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ કણ છે. તેથી પ્રોટોનની સંખ્યા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી છે

જો કોઈ તત્વ ઇલેક્ટ્રોન છોડે છે, તો તેનો ચાર્જ બદલાય છે. તે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે (જો તે સ્વીકારે છે, તેનાથી વિપરીત, નકારાત્મક રીતે)

તે. તત્વનો ચાર્જ આપેલ અથવા પ્રાપ્ત કરેલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે

I. રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સમીકરણો દોરવા

1. પ્રતિક્રિયા યોજના લખો

Na + Cl 2 -> NaCl

2. અમે તત્વોની ઓક્સિડેશન સ્થિતિઓ ગોઠવીએ છીએ:

Na 0 + Cl 2 0 -> Na + Cl -

3. અમે ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં ફેરફાર કરનારા તત્વોને લખીએ છીએ અને આપેલા/પ્રાપ્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરીએ છીએ:

Na 0 -1e -> Na +

Cl 2 +2e ->2Cl -

4. દાન કરેલ અને જોડાયેલ ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યાનો લઘુત્તમ સામાન્ય ગુણાંક શોધો:

તે. અમને જરૂરી ગુણાંક મળ્યા

5. અમે ગુણાંક સેટ કરીએ છીએ:

2Na 0 + Cl 2 0 -> 2Na + Cl —

સોડિયમ ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે અથવા સ્વીકારે છે. ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ એ અણુ છે જે ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે

સૈદ્ધાંતિક રસાયણશાસ્ત્રના ફંડામેન્ટલ્સ

10. રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ

સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઘટાડતા અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો

ઇલેક્ટ્રોનિક સંતુલન પદ્ધતિ.

કેન્દ્રિત હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે મેંગેનીઝ (IV) ઓક્સાઇડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે પ્રતિક્રિયા સમીકરણ દોરવું

OVR વર્ગીકરણ

અર્ધ-પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ