تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تنطوي على بيروكسيد الهيدروجين. بيروكسيد الهيدروجين

تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحدث في وجود بيروكسيد الهيدروجين (محلول مائي من بيروكسيد الهيدروجين - H₂ا_{2 (aq)}) تشكل حالة خاصة يجب تحليلها بشكل منفصل ، خاصة فيما يتعلق بتوازنها. وذلك لأن الأكسجين الموجود في بيروكسيد الهيدروجين ، والذي يحتوي على أكاسيد النيتروجين يساوي -1 ، يمكن أن يتأكسد أو ينقص.

على سبيل المثال ، لنلقِ نظرة على حالتين يتصرف فيهما أولاً كعامل مؤكسد (مختزل) ثم كعامل مختزل (مؤكسد):

• عامل مؤكسد: كلما تم تقليل بيروكسيد الهيدروجين ، كعامل مؤكسد ، فإنه يولد الماء كمنتج.

إذا أضفنا محلول بيروكسيد الهيدروجين إلى محلول يحتوي على أيونات يوديد (I.^-) في وسط حمضي ، سيكون لدينا:

ح₂ا_{2 (aq)} + أنا^-_(هنا) + ح⁺_(هنا) → H.₂ا₍₁₎ + أنا_{2 (ق)}

تأكد من تكوين الماء واليود. ولكن للتحقق مما إذا كان بيروكسيد الهيدروجين يعمل بالفعل كعامل مؤكسد وتم تقليله ، لاحظ تحديد عدد الأكسدة (NOx): *

انخفض أكاسيد الأكسجين في بيروكسيد الهيدروجين من -1 إلى -2 ، نظرًا لأنه تلقى إلكترونًا واحدًا. ومع ذلك ، نظرًا لأن لدينا اثنين من الأكسجين في كل جزيء بيروكسيد الهيدروجين (H₂ا₂) ، سيكون الاختلاف Nox مساويًا لـ 2.

لذلك ، كما هو موضح في النص "

موازنة الأكسدة والاختزال"، فإن الخطوة الضرورية لموازنة التفاعلات بواسطة طريقة تقليل الأكسدة هي عكس قيم تغيرات أكسيد النيتروجين بواسطة المعامِلات ، في هذه الحالة ، على النحو التالي:

* ح₂ا₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 سيكون معامل أنا^-;

* أنا^-= ∆Nox = 1 → 1 سيكون معامل H.₂ا₂.

وهكذا لدينا:

1 ساعة₂ا_{2 (aq)} + 2 أنا^-_(هنا) + ح⁺_(هنا) → H.₂ا₍₁₎ + أنا_{2 (ق)}

ضرب المعامِلات الأخرى عن طريق الموازنة بالتجارب:

• نظرًا لوجود ذرتين من الأكسجين في العضو الأول ، يجب أن يساوي معامل الماء في العضو الثاني 2. ونظرًا لوجود أيوني يوديد أيضًا في العضو الأول ، فإن معامل اليود في العضو الثاني سيكون 1. لا تنس أنه يتعين علينا ضرب المؤشر في المعامل لإيجاد الكمية الصحيحة من الذرات والأيونات في كل عضو:

1 ساعة₂ا_{2 (aq)} + 2 أنا^-_(هنا) + ح⁺_(هنا) → 2 ح₂ا₍₁₎ + 1 أنا_{2 (ق)}

• الآن يبقى فقط موازنة الكاتيون الهيدروجيني للعضو الأول ، ويجب أن يكون معامله مساويًا لـ 2 ، لأنه في العضو الثاني يحتوي على 4 هيدروجين وفي العضو الأول لديه بالفعل اثنان:

1 ساعة₂ا_{2 (aq)} + 2 أنا^-_(هنا) +2 ح⁺_(هنا) → 2 ح₂ا₍₁₎ + 1 أنا_{2 (ق)}

• الحد من وكيل: عندما يتأكسد بيروكسيد الهيدروجين ، يعمل كعامل اختزال ، فإنه يولد الأكسجين (O₂) كمنتج.

مثال على انخفاض بيروكسيد الهيدروجين عندما يتلامس مع برمنجنات البوتاسيوم (KMnO₄). هذه المادة لها لون بنفسجي مميز للغاية ، ولكن عندما تتلامس مع بيروكسيد الهيدروجين ، فإنها تصبح عديمة اللون. هذا بسبب وجود كل المنغنيز في أيون MnO₄^- من محلول البرمنجنات ينخفض ​​، مما يؤدي إلى ظهور أيون المنغنيز²⁺، كما هو مبين أدناه:

^{+1 -1 +7 -2 +1 0 +2 +1 -2}
ح₂ا₂ + MnO₄^-+ ح⁺ → ملف₂ + مينيسوتا²⁺+ ح₂ا

بحساب أكسيد النيتروجين ، نرى أن الأكسجين الموجود في بيروكسيد الهيدروجين يتأكسد بالفعل ويؤدي إلى تقليل المنجنيز:

كما في المثال السابق ، سيكون ∆Nox لبيروكسيد الهيدروجين مساويًا لـ 2 ، حيث يوجد نوعان من الأكسجين ويفقد كل منهما إلكترونًا. لذلك لدينا:

* يا₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 سيكون معامل MnO₄^-;

* MnO₄^- = ∆Nox = 5 → 5 سيكون معامل O₂.

ومثل كل يا₂ يأتي من بيروكسيد الهيدروجين ، ولكل من المادتين نفس المعامل:

5 ح₂ا₂ + 2MnO₄^-+ ح⁺ → 5 ا₂ + مينيسوتا²⁺+ ح₂ا

الموازنة بطريقة التجربة ، لدينا:

5 ساعات₂ا₂ + 2 MnO₄^-+ 6 ح⁺ → 5 أ₂ + 2 مليون²⁺+ 8 ساعات₂ا

---

* لأية أسئلة حول كيفية حساب عدد الأكسدة (Nox) للذرات والأيونات في التفاعل ، اقرأ النص "تحديد عدد الأكسدة (Nox)".

بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-oxirreducao-envolvendo-agua-oxigenada.htm