რედოქსის პროცესის და ინტერვენციული აგენტების განმარტება

კანდელა როციო ბარბისანი | იან. 2022
ქიმიური ინჟინერი

ყველა რედოქსის პროცესი მოიცავს ორ კლასიკურ რეაქციას: შემცირებას და დაჟანგვას. შემცირებისას, ერთ სახეობას შეუძლია შეამციროს მისი დაჟანგვის მდგომარეობა იმის გამო, რომ მას შეუძლია მიიღოს ელექტრონები სხვა სახეობიდან. ჟანგვის დროს სახეობას შეუძლია ელექტრონების შემოწირულობა და ამით გაზარდოს მისი დაჟანგვის მდგომარეობა.

საკითხის გასარკვევად განვიხილოთ შემდეგი მაგალითი:

არა_(s) → Na+_(ac)+1e^-

კლ_{2 გ)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

ჩვენ ვაკვირდებით ორ რეაქციას, პირველი არის ჟანგვის რეაქცია, სადაც ნატრიუმი ზრდის თავის ჟანგვის მდგომარეობას და ხდება დამუხტული სახეობა (კატიონი) დაკარგვის შემდეგ. ელექტრონი. ამის ნაცვლად, მოლეკულური ქლორი ამცირებს მის ჟანგვის მდგომარეობას ელექტრონის მოპოვებით. თითოეულ მათგანს ეწოდება ნახევრად რეაქცია ან ნახევრად რეაქცია, რადგან სრული რეაქცია ხდება მაშინ, როდესაც ორივე ერთდროულად ხდება და იქნება შემდეგი:

2Na_(s)+Cl_{2 გ)}+2e^- → 2Na⁺_(ac)+2e^-+ 2Cl^-_(ac)

ჟანგვის და შემცირების აგენტები

არსებობს ორი შუამავალი აგენტი, რომლებიც ფუნდამენტურია რედოქსის პროცესში: ოქსიდანტი და რედუქტორი. სახეობას, რომელიც შემცირებულია, შეუძლია გამოიმუშაოს სხვა სახეობის დაჟანგვა, ამიტომ მას ჟანგვის აგენტი ეწოდება. მიუხედავად იმისა, რომ სახეობას, რომელიც იჟანგება, შეუძლია ხელი შეუწყოს სხვა სახეობის შემცირებას, ამ მიზეზით, მას უწოდებენ შემცირების აგენტს.

თუ ზემოხსენებულ შემთხვევას დავინახავთ, ნატრიუმმა გაზარდა მისი დაჟანგვის მდგომარეობა 0-დან +1-მდე, ასე რომ, იგი დაჟანგდა, მაშინ Na არის აღმდგენი საშუალება. კლ₂, შემცირდა ელექტრონების მოპოვებით, ის დაჟანგვის მდგომარეობიდან გადავიდა 0-1-მდე, ამიტომ არის ჟანგვის აგენტი.

ეს რეაქციები ინდუსტრიულად გამოიყენება ელექტროქიმიურ უჯრედებში. მათში შედიხართ ა ელექტრო დენი რაც საშუალებას აძლევს ელექტრონების ნაკადს წრეში და, შესაბამისად, შეიძლება მოხდეს რედოქს რეაქცია. თუ რედოქსის რეაქცია, რომელიც ხდება სპონტანურია, მაშინ ეს უჯრედი ეს სხვა არაფერია, თუ არა ისეთი გროვა, როგორიც ჩვენ ვიცით ჩვენი სახლებიდან. ახლა, თუ რედოქსის პროცესი ხდება უჯრედში, სპონტანურიანუ, დენი გამოიყენება გარკვეული მიმართულებით რეაქციის შესაქმნელად, სადაც უჯრედის ერთეული ცნობილია როგორც ელექტროლიტური.

ეს გვაიძულებს იფიქრე რომ აუცილებელია რედოქს პროცესების ყოვლისმომცველი გაგება. ამისათვის ჩვენ შევისწავლით თუ როგორია მისი სპონტანურობა. როდესაც რეაქცია ბუნებრივად ხდება, მისი წარმოქმნისთვის საჭირო გარკვეული დენის წარმოქმნის საჭიროების გარეშე, რედოქსის პროცესი სპონტანურია. ასეთია შემდეგი პროცესის შემთხვევა:

2აგ⁺_(ac)+ Cu_(s) → კუ⁺²_(ac)+ 2 აგ_(s)

ამ შემთხვევაში, თუ ფურცელი ლითონის მყარი სპილენძი შიგნით ა გამოსავალი შეიცავს Ag+ იონებს (ვერცხლის კათიონებს), მიღწევის შემდეგ Ბალანსი, შეინიშნება, რომ სპილენძის ფურცელს აქვს მოთეთრო საფარი, მის ზედაპირზე მყარი ვერცხლის საბადოების პროდუქტი.

ამის დაკვირვებით ვხვდებით, რომ აგ⁺ (ვერცხლის კატიონი) იშლება მყარ ვერცხლად, შესაბამისად, ის არის ჟანგვის აგენტი. მაშინ როდესაც, მყარი სპილენძი არის შემამცირებელი აგენტი, რომელიც იჟანგება Cu+ სახეობებამდე, რომელიც იქნება ნაპოვნი ხსნარში. შემდეგ, დროთა განმავლობაში, ხსნარში ვერცხლის კათიონების არსებობა მცირდება და Cu+2 კათიონების კონცენტრაცია იზრდება. ეს ამ გაგებით ხდება მას შემდეგ, რაც მოხდა სპონტანური რედოქსის პროცესი.

ახლა, თუ იმავე სპილენძის ფურცელზე ექსპერიმენტი ადრე ჩავუღრმავდით თუთიის იონებს შემცველ ხსნარში (ვერცხლის იონების ნაცვლად) არ დავაკვირდებით სპილენძის ფურცელზე მყარ ნალექებს და Cu იონების კონცენტრაციას.⁺² ხსნარში და Zn⁺² ხსნარში არ იცვლება. ეს იმიტომ ხდება, რომ გარკვეული დენი, რომელიც ცირკულირებს ელექტროქიმიურ უჯრედში, საჭიროა იმისთვის, რომ რეაქცია მოხდეს ამ მიმართულებით.

ასე რომ, ზემოაღნიშნული შემთხვევების შეჯამებით, რეაქცია Cu და Ag⁺ შეიძლება განხორციელდეს უჯრედში, ხოლო რეაქცია Cu-სა და Zn-ს შორის⁺² მყარი Zn-ის წარმოებისთვის ის უნდა განხორციელდეს ელექტროლიტურ უჯრედში.