Sof vodorod periksni olgan 19-asrning ko'plab tadqiqotchilari bu birikmaning xavfliligini ta'kidladilar. Shunday qilib, ular N.ni ajratmoqchi bo'lganlarida

Vodorod periksni ishlab chiqarishga bag'ishlangan maqolada Tenard bu moddani sirop bilan juda muvaffaqiyatli taqqoslamagan, ehtimol u sof H

Ko'pincha siz H ning kamroq konsentrlangan 30% eritmasiga duch kelasiz

Vodorod peroksidning reaktsiyalariga ta'sir qiluvchi fermentlar hujayra hayotida muhim rol o'ynaydi. Energiya organizmga o'pkadan keladigan kislorodni o'z ichiga olgan oksidlanish reaktsiyalari orqali ta'minlanadi. Bu reaksiyalarda H oraliq hosil bo'ladi

H parchalanish reaktsiyasi

HO 2 . + Fe 3+

H parchalanish reaksiyalari

O.S.ZAYTSEV

KIMYO KITOB

O'RTA TA'LIM MAKTABI O'QITUVCHILARI UCHUN,
PEDAGOGIKA ONIVERSITETLARI TALABALARI VA 9–10-SINF MAKTAB O‘QUVCHILARI,
KIM O'ZINI KIMYO VA TABIYAT FANLARIGA BASHLASHGA QAROR QILGAN

O‘QISH UCHUN AMALIY ILMIY HIKOYALAR LABORATORIYA DARSLIK TOZIQLARI.

Davomi. Qarang: № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22/2004

§ 8.1 Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari

(davomi)

VAZIFALAR VA SAVOLLAR

1. Stokiometrik koeffitsientlarni tanlash uchun elektron-ion usulidan foydalanib, quyidagi sxemalar bo'yicha davom etadigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari uchun tenglamalarni tuzing (suv formulasi ko'rsatilmagan):

E'tibor bering, aralashmalar organik moddalarni o'z ichiga oladi! Oksidlanish darajalari yoki valentliklardan foydalanib koeffitsientlarni topishga harakat qiling.
2. Har qanday ikkita elektrod reaksiya tenglamasini tanlang:

Elektrod jarayonlarining ikkita yozma tenglamalaridan bitta umumiy tenglama tuzing. Oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarni ayting. Reaksiyaning EMF ni hisoblang, uning G va muvozanat konstantasi. Ushbu reaksiyaning muvozanat siljish yo'nalishi haqida xulosa chiqaring.

Agar nima qilishni unutgan bo'lsangiz, yuqorida aytilganlarni eslang. Siz ushbu ro'yxatdan istalgan ikkita tenglamani yozasiz. Ularning elektrod potentsiallarining qiymatlariga qarang va tenglamalardan birini teskari yo'nalishda qayta yozing. Qaysi biri, nima uchun va nima uchun? Esda tutingki, berilgan va qabul qilingan elektronlar soni teng bo'lishi kerak, koeffitsientlarni ma'lum songa ko'paytiring (qaysi?) va ikkala tenglamani yig'ing. Elektrod potentsiallari ham umumlashtiriladi, lekin siz ularni jarayonda ishtirok etuvchi elektronlar soniga ko'paytirmaysiz. Ijobiy EMF qiymati reaktsiya ehtimolini ko'rsatadi. Hisoblash uchun G va muvozanat konstantalari uchun siz hisoblagan EMF qiymatini avval olingan formulalar bilan almashtiring.

3. Kaliy permanganatning suvli eritmasi barqarormi? Savolni boshqacha tarzda quyidagicha shakllantirish mumkin: agar permanganat ioni kislorod hosil qilish uchun suv bilan reaksiyaga kirishadimi?

4. Suvli eritmada havo kislorodi bilan oksidlanishi tenglama bilan tavsiflanadi:

O 2 + 4H + + 4 e= 2H 2 O, E= 0,82 V.

2-topshiriqdagi istalgan tenglamaning o'ng tomonida yozilgan moddalarni havo kislorodi bilan oksidlash mumkinmi yoki yo'qligini aniqlang, bu tenglamalarning o'ng tomoniga qaytaruvchi moddalar yozilgan. O'qituvchi sizga tenglama raqamini aytib beradi.

Bu vazifani bajarish qiyin bo'lishi mumkin. Bu sizning xarakteringizning asosiy kamchiligidir - sizga vazifa imkonsizdek tuyuladi va siz barcha kerakli bilimlarga ega bo'lsangiz ham, uni hal qilishdan darhol voz kechasiz. Bunday holda, siz kislorod va vodorod ionlari orasidagi reaktsiya tenglamasini va sizni qiziqtirgan tenglamani yozishingiz kerak. Qaysi reaksiyaning elektron berish qobiliyati yuqori ekanligini ko'ring (uning potentsiali ko'proq salbiy yoki kamroq ijobiy bo'lishi kerak), uning tenglamasini teskari yo'nalishda qayta yozing, elektrod potentsialining belgisini teskari aylantiring va boshqa tenglama bilan yig'ing. Ijobiy EMF qiymati reaktsiya ehtimolini ko'rsatadi.

5. Permanganat ioni va vodorod peroksid H 2 O 2 o'rtasidagi reaksiya tenglamasini yozing. Reaksiya natijasida Mn 2+ va O 2 hosil bo'ladi. Qanday imkoniyatlarga ega bo'ldingiz?
Va men quyidagi tenglama bilan keldim:

7H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 6O 2 + 10H 2 O.

Agar men xato qilgan bo'lsam, xatoni toping yoki sizning koeffitsientlaringiz nima uchun boshqacha ekanligini tushuntiring. Ushbu topshiriq sizning aql-zakovatingizni va kimyoning boshqa bo'limlaridagi materiallarni bilishingizni sinab ko'rish uchun mo'ljallangan.

Permanganat ionining kislotali eritmadagi (sulfat kislota) vodorod periks bilan reaktsiyasi turli koeffitsientlarga ega bo'lgan bir nechta tenglamalar bilan ifodalanishi mumkin, masalan:

5H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 5O 2 + 8H 2 O,

7H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 6O 2 + 10H 2 O,

9H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 7O 2 + 12H 2 O.

Buning sababini ko'rsating va permanganat ionining vodorod peroksid bilan reaktsiyasi uchun kamida yana bitta tenglama yozing.

Agar siz bunday g'alati hodisaning sababini tushuntirib bera olgan bo'lsangiz, quyidagi tenglamalarni yozish imkoniyatining sababini tushuntiring:

3H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 4O 2 + 6H 2 O,

H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 3O 2 + 4H 2 O.

Ushbu ikki tenglama bo'yicha reaktsiyalar sodir bo'lishi mumkinmi?

Javob. Permanganat ionlarining vodorod peroksid bilan reaktsiyasi vodorod peroksid parchalanishining parallel reaktsiyasiga qo'shiladi:

2H 2 O 2 = O 2 + 2H 2 O.

Ushbu tenglamaning cheksiz ko'p soni bilan asosiy reaktsiya tenglamasini jamlashingiz va turli stexiometrik koeffitsientli ko'plab tenglamalarni olishingiz mumkin.

6. Ushbu vazifa insho yoki hisobot mavzusi bo'lib xizmat qilishi mumkin.

Suvli eritmada vodorod peroksid bilan Fe 3+ ionlarining qaytarilish reaksiyasi imkoniyatlarini muhokama qiling:

2Fe 3+ + H 2 O 2 = 2Fe 2+ + O 2 + 2H +.

Reaksiyaning EMF ni hisoblang, uning G va standart elektrod potentsiallari yordamida muvozanat konstantasi:

Reaksiya tezligining komponentlar konsentratsiyasiga bog'liqligini o'rganish shuni ko'rsatdiki, Fe 3+ yoki H 2 O 2 ning individual konsentratsiyasi ikki baravar ko'payganda, reaktsiya tezligi ikki barobar ortadi. Reaksiyaning kinetik tenglamasi qanday? Fe 3+ yoki H 2 O 2 kontsentratsiyasi uch marta oshganda reaksiya tezligi qanday o'zgarishini aniqlang. Eritma ikki yoki o'n marta suv bilan suyultirilganda reaksiya tezligi qanday o'zgarishini taxmin qiling.
Quyidagi reaktsiya mexanizmi taklif qilingan:

H 2 O 2 = H + H + (tezkor),

Fe 3+ + H = Fe 2+ + HO 2 (sekin),

Fe 3+ + HO 2 = Fe 2+ + H + + O 2 (tezkor).

Bu mexanizm yuqorida ko'rib chiqilgan tezlikning reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasiga bog'liqligiga zid emasligini isbotlang. Qaysi bosqich cheklaydi? Uning molekulyarligi va tartibi qanday? Reaksiyaning umumiy tartibi qanday? H va H2O 2 kabi murakkab ionlar va molekulalarning mavjudligiga e'tibor bering va har bir reaktsiya ikki yoki hatto uchta zarracha hosil qiladi. (Nima uchun bitta zarracha shakllanishi bilan bosqichlar yo'q?)

7. Rus tiliga tarjima qiling.

Reaksiyaning muhim turi bu elektron o'tkazish reaktsiyasi bo'lib, u oksidlanish-qaytarilish yoki oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi deb ham ataladi. Bunday reaksiyada bir yoki bir nechta elektronlar bir atomdan ikkinchisiga o'tgandek ko'rinadi. Oksidlanish so'z dastlab kislorod gazi bilan birikma degan ma'noni anglatadi, ammo boshqa ko'plab reaktsiyalar kislorod bilan reaktsiyalarga o'xshab ko'rindiki, bu atama oxir-oqibat modda yoki tur elektronlarini yo'qotadigan har qanday reaktsiyaga ishora qilish uchun kengaytirildi. Qaytarilish - bu elektronlarning kuchayishi. Bu atama metallurgiya terminologiyasidan kelib chiqqanga o'xshaydi: rudani metallga qaytarish. Qaytarilish oksidlanishning aksincha. Oksidlanish u bilan birga qaytarilishsiz sodir bo'lmaydi; ya'ni elektronlarni boshqa biror narsa qo'lga kiritmaguncha yo'qotib bo'lmaydi.

LABORATORIYA TADQIQOTLARI

Sizga taklif qilingan vazifalar, avvalgidek, qisqa tadqiqot ishlaridir. Tajribalar uchun nafaqat kimyoda, balki ekologiyada ham muhim bo'lgan reaksiyalar tanlab olindi. Barcha tajribalarni bajarish shart emas - sizni qiziqtirganlarini tanlang. Kichik guruhlarda (2-3 kishi) ishlash maqsadga muvofiqdir. Bu tajriba vaqtini qisqartiradi, xatolardan qochadi va eng muhimi, ilmiy tilni rivojlantiradigan ilmiy muloqot bilan shug'ullanish imkonini beradi.

1. Vodorod peroksidning oksidlanish-qaytarilish xossalari.

Vodorod periks H 2 O 2 kundalik hayotda, texnologiyada va suvni organik ifloslantiruvchi moddalardan tozalashda ishlatiladigan eng muhim oksidlovchi vositadir. Vodorod periks ekologik toza oksidlovchi vositadir, chunki uning parchalanish mahsulotlari - kislorod va suv - atrof-muhitni ifloslantirmaydi. Vodorod peroksid va peroksid organik birikmalarining biologik oksidlanish-qaytarilish jarayonlaridagi roli ma'lum.
Uy va o'quv maqsadlari uchun vodorod periksning 3-6% eritmalari odatda suv bilan suyultirish orqali 30% eritmadan tayyorlanadi. Vodorod periksni saqlash vaqtida parchalanadi, kislorodni chiqaradi (yopiq idishlarda saqlash mumkin emas!). Vodorod periks konsentratsiyasi qanchalik past bo'lsa, u shunchalik barqaror bo'ladi. Parchalanishni sekinlashtirish uchun fosforik, salitsil kislotalari va boshqa moddalarni qo'shing. Temir, mis, marganets tuzlari va katalaza fermenti vodorod peroksidga ayniqsa kuchli ta'sir ko'rsatadi.
Vodorod periksning 3% li eritmasi tibbiyotda stomatit va tomoq og'rig'ida og'iz bo'shlig'ini yuvish va chayqash uchun ishlatiladi.
Vodorod periksning 30% eritmasi deyiladi perhidrol. Perhidrol portlovchi emas. Perhidrol teriga tushganda kuyish, yonish, qichishish va qabariq paydo bo'lishiga olib keladi va teri oq rangga aylanadi. Kuygan joyni tezda suv bilan yuvish kerak. Perhidrol tibbiyotda yiringli yaralarni davolash va stomatit uchun milklarni davolash uchun ishlatiladi. Kosmetologiyada yuz terisida yosh dog'larini olib tashlash uchun ishlatiladi. Kiyimdagi vodorod periks dog'larini olib tashlash mumkin emas. To'qimachilik sanoatida vodorod periks jun va ipakni, shuningdek, mo'ynalarni oqartirish uchun ishlatiladi.
Vodorod periksning konsentrlangan (90-98%) eritmalarini ishlab chiqarish doimiy ravishda o'sib bormoqda. Bunday eritmalar natriy pirofosfat Na 4 P 2 O 7 qo'shilishi bilan alyuminiy idishlarda saqlanadi. Konsentrlangan eritmalar portlovchi darajada parchalanishi mumkin. Oksid katalizatorida 700 ° C haroratda vodorod periksning konsentrlangan eritmasi suv bug'iga va reaktiv dvigatellarda yoqilg'i uchun oksidlovchi sifatida xizmat qiladigan kislorodga parchalanadi.

Vodorod periks oksidlovchi va qaytaruvchi xususiyatlarni namoyon qilishi mumkin.
Vodorod periks uchun oksidlovchi vositaning roli ko'proq xarakterlidir:

H 2 O 2 + 2H + + 2 e= 2H 2 O,

masalan, reaktsiyada:

2KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 = I 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 O.

Vodorod periks kamaytiruvchi vosita sifatida:
1) kislotali muhitda:

H 2 O 2 – 2 e= O 2 + 2H + ;

2) asosiy (ishqoriy) muhitda:

H 2 O 2 + 2OH - – 2 e= O 2 + 2H 2 O.

Reaksiyalarga misollar:
1) kislotali muhitda:

2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O;

2) asosiy muhitda:

2KMnO 4 + H 2 O 2 + 2KOH = 2K 2 MnO 4 + O 2 + 2H 2 O

Vodorod peroksidning oksidlovchi xossalari kislotali muhitda, qaytaruvchi xossalari esa ishqoriy muhitda yaqqol namoyon bo`ladi.

1a. Vodorod periksning parchalanishi.

Probirkaga 2-3 ml vodorod peroksid eritmasidan quyib, eritmani suv hammomida qizdiring. Gazni chiqarishni boshlash kerak. (Qaysi biri?) Bu aynan siz kutgan gaz ekanligini eksperimental tarzda isbotlang.
Vodorod peroksid eritmasi solingan boshqa probirkaga marganets dioksidi donasini tushiring. Xuddi shu gaz ajralib chiqishini isbotlang.
Vodorod peroksidning parchalanish tenglamasini va elektronlarni qabul qilish va chiqarish tenglamalarini alohida yozing. Bu qanday oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi?
Reaksiyaning EMF ni hisoblang, agar:

Ushbu ikki reaksiyaning qaysi biri elektron berish qobiliyatiga ega va teskari yo'nalishda qayta yozilishi kerak? Reaksiya emf qiymatidan hisoblang G reaksiya va muvozanat konstantasi.

Natijalarni bilan solishtiring G Va termodinamik ma'lumotlardan olingan muvozanat konstantasi:

Hisob-kitoblaringiz natijalari bir xilmi? Agar natijalarda qandaydir nomuvofiqlik bo'lsa, sabablarini topishga harakat qiling.

1b. Vodorod periksni aniqlash.

Sulfat kislota bilan suyultirilgan va kislotalangan kaliy yodid eritmasiga (2-3 ml) bir necha tomchi vodorod periks eritmasi qo'shing. Eritma sariq-jigarrang rangga aylanadi. Unga bir necha tomchi kraxmal eritmasi qo'shilsa, aralashmaning rangi bir zumda ko'k rangga aylanadi. Reaksiya tenglamasini yozing (hosil bo'lgan moddalarni bilasiz!).
Reaksiya mumkinligiga ishonch hosil qilish uchun reaktsiyaning EMF ni hisoblang (kerakli reaktsiyani tanlang):

1-asr Qora qo'rg'oshin sulfid va vodorod periks.

Qadimgi ustalar o'z rasmlarini qo'rg'oshin asosida tayyorlangan bo'yoqlar bilan bo'yashdi, ular oq asosiy karbonat 2PbCO 3 Pb (OH) 2 ni o'z ichiga oladi. Vaqt o'tishi bilan qo'rg'oshin oq qora rangga aylanadi va unga asoslangan bo'yoqlar vodorod sulfidi ta'sirida rangini o'zgartiradi va qora qo'rg'oshin sulfid PbS hosil bo'ladi. Agar rasm vodorod periksning suyultirilgan eritmasi bilan ehtiyotkorlik bilan artilsa, qo'rg'oshin sulfid oq qo'rg'oshin sulfat PbSO 4 ga aylanadi va rasm deyarli butunlay asl ko'rinishiga qaytadi.

Probirkaga 1-2 ml 0,1 M qo‘rg‘oshin nitrat Pb(NO 3) 2 yoki qo‘rg‘oshin asetat Pb(CH 3 COO) 2 eritmasidan quying. (dorixonalarda qo'rg'oshin loson sifatida sotiladi). Bir oz vodorod sulfidi yoki natriy sulfid eritmasini quying. Olingan qora cho'kmadan eritmani to'kib tashlang va uni vodorod periks eritmasi bilan davolang. Reaksiya tenglamalarini yozing.
Barcha qo'rg'oshin birikmalari zaharli!

1 yil Gidroperitdan vodorod periks eritmasini tayyorlash.

Agar siz vodorod periks eritmasini ololmagan bo'lsangiz, u holda laboratoriya ishi uchun siz dorixonada tabletkalarni sotib olishingiz mumkin bo'lgan gidroperitdan foydalanishingiz mumkin.

Gidroperit vodorod periksning karbamid (karbamid) NH 2 CONH 2 H 2 O 2 bilan murakkab birikmasidir. Suvda eritilganda vodorod periks va karbamid NH 2 CONH 2 eritmasi olinadi. Antiseptik sifatida va sochni bo'yashda vodorod periks eritmasi o'rniga gidroperit eritmasi ishlatiladi. Og'iz va tomoqni yuvish uchun 1 tabletkani bir stakan suvda (0,25% vodorod periks eritmasi) eritib yuboring. Bir tabletka gidroperitning og'irligi 1,5 g va 15 ml ga to'g'ri keladi
(1 osh qoshiq) 3% vodorod periks eritmasi.

Taxminan 1% vodorod periks eritmasini olish uchun gidroperitning qancha tabletkasini 100 ml suvda eritish kerakligini hisoblang. Bir tabletka gidroperitdan qanday hajmdagi kislorod (n.o.) olish mumkin?
Bir tabletka gidroperitdan qancha mililitr kislorod olish mumkinligini tajriba yo'li bilan aniqlang. Qurilma uchun dizaynni taklif qiling va uni yig'ing. Chiqarilgan kislorod hajmini normal sharoitga kamaytiring. Aniqroq hisoblash natijalarini olish uchun siz xona haroratida (20 ° C) taxminan 2300 Pa ga teng bo'lgan eritma ustidagi suvning bug' bosimini hisobga olishingiz mumkin.

Vodorod peroksid (peroksid) rangsiz, siropsimon suyuqlik bo'lib, zichligi - da qotib qoladi. Bu juda mo'rt modda bo'lib, suv va kislorodga portlashi mumkin va katta miqdordagi issiqlikni chiqaradi:

Vodorod periksning suvli eritmalari barqarorroq; salqin joyda ular juda uzoq vaqt saqlanishi mumkin. Perhidrol, sotuvga chiqariladigan eritma o'z ichiga oladi. U, shuningdek, vodorod periksning yuqori konsentrlangan eritmalari, barqarorlashtiruvchi qo'shimchalarni o'z ichiga oladi.

Vodorod peroksidning parchalanishi katalizatorlar tomonidan tezlashadi. Agar, masalan, vodorod periks eritmasiga ozgina marganets dioksidi tashlasangiz, shiddatli reaktsiya paydo bo'ladi va kislorod chiqariladi. Vodorod peroksidning parchalanishiga yordam beruvchi katalizatorlar mis, temir, marganets, shuningdek, ushbu metallarning ionlarini o'z ichiga oladi. Bu metallarning izlari allaqachon parchalanishga olib kelishi mumkin.

Vodorod periks vodorodning yonishi paytida oraliq mahsulot sifatida hosil bo'ladi, lekin vodorod olovining yuqori harorati tufayli u darhol suv va kislorodga parchalanadi.

Guruch. 108. Molekulaning tuzilishi sxemasi. Burchak yaqin, burchak yaqin. Havola uzunligi: .

Biroq, agar siz vodorod olovini muz bo'lagiga yo'naltirsangiz, hosil bo'lgan suvda vodorod peroksid izlarini topish mumkin.

Vodorod peroksidi atomik vodorodning kislorodga ta'sirida ham hosil bo'ladi.

Sanoatda vodorod peroksid asosan elektrokimyoviy usullar bilan ishlab chiqariladi, masalan, sulfat kislota yoki ammoniy vodorod sulfat eritmalarining anodik oksidlanishi, so'ngra hosil bo'lgan peroksodisulfat kislotaning gidrolizi (132-bandga qarang). Bu holatda sodir bo'ladigan jarayonlarni quyidagi diagramma bilan ifodalash mumkin:

Vodorod peroksidda vodorod atomlari kislorod atomlari bilan kovalent bog'langan bo'lib, ular orasida oddiy bog'lanish ham mavjud. Vodorod periksning tuzilishini quyidagi strukturaviy formula bilan ifodalash mumkin: H-O-O-H.

Molekulalar sezilarli qutblanishga ega, bu ularning fazoviy tuzilishining natijasidir (106-rasm).

Vodorod peroksid molekulasida vodorod va kislorod atomlari orasidagi bog'lanishlar qutbli (umumiy elektronlarning kislorodga siljishi tufayli). Shuning uchun, suvli eritmada, qutbli suv molekulalarining ta'siri ostida, vodorod periks vodorod ionlarini ajratishi mumkin, ya'ni kislotali xususiyatlarga ega. Vodorod periks suvli eritmada juda zaif ikki asosli kislotadir, u oz miqdorda bo'lsa ham, ionlarga parchalanadi:

Ikkinchi bosqich dissotsiatsiya

deyarli hech qanday oqish yo'q. U suv mavjudligi bilan bostiriladi, vodorod peroksiddan ko'ra ko'proq darajada vodorod ionlarini hosil qilish uchun ajraladigan modda. Biroq, vodorod ionlari bog'langanda (masalan, gidroksidi eritmaga kiritilganda), ikkinchi bosqichda dissotsiatsiya sodir bo'ladi.

Vodorod peroksid ba'zi asoslar bilan bevosita reaksiyaga kirishib, tuzlar hosil qiladi.

Shunday qilib, vodorod periks bariy gidroksidning suvli eritmasiga ta'sir qilganda, vodorod periksning bariy tuzining cho'kmasi cho'kadi:

Vodorod periks tuzlari peroksidlar yoki peroksidlar deb ataladi. Ular musbat zaryadlangan metall ionlari va manfiy zaryadlangan ionlardan iborat bo'lib, ularning elektron tuzilishi diagramma bilan ifodalanishi mumkin:

Vodorod periksdagi kislorodning oksidlanish darajasi -1 ga teng, ya'ni suvdagi kislorodning oksidlanish darajasi va molekulyar kislorod (0) o'rtasidagi oraliq qiymatga ega. Shuning uchun vodorod peroksid ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi xususiyatga ega, ya'ni redoks ikkilikni namoyon qiladi. Biroq, u ko'proq oksidlovchi xususiyatlar bilan tavsiflanadi, chunki elektrokimyoviy tizimning standart potentsiali

unda oksidlovchi vosita sifatida harakat qiladi, elektrokimyoviy tizimning standart potentsiali esa 1,776 V ga teng.

unda vodorod peroksid qaytaruvchi vosita bo'lib, 0,682 V ga teng Boshqacha aytganda, vodorod peroksid 1,776 V dan oshmaydigan moddalarni oksidlashi va faqat 0,682 V dan oshadiganlarni kamaytirishi mumkin. 18 (277-betda) birinchi guruhga yana ko'p moddalar kiritilganligini ko'rishingiz mumkin.

Oksidlovchi vosita bo'lib xizmat qiladigan reaktsiyalarga misollar kaliy nitritning oksidlanishini o'z ichiga oladi.

va yodni kaliy yodiddan ajratish:

Tibbiyotda (3% eritma dezinfektsiyalovchi), oziq-ovqat sanoatida (oziq-ovqat mahsulotlarini konservalash uchun), qishloq xo'jaligida urug'larni qayta ishlashda, shuningdek, bir qator organik birikmalar ishlab chiqarishda qo'llaniladigan mato va mo'ynalarni oqartirish uchun ishlatiladi. , polimerlar va gözenekli materiallar. Vodorod periks raketasozlikda kuchli oksidlovchi vosita sifatida ishlatiladi.

Vodorod peroksid havodagi vodorod sulfidi izlari ta'sirida oq qo'rg'oshinning qora qo'rg'oshin sulfidiga aylanishi tufayli vaqt o'tishi bilan qoraygan eski yog'li rasmlarni yangilash uchun ham qo'llaniladi. Bunday rasmlar vodorod periks bilan yuvilganda, qo'rg'oshin sulfid oq qo'rg'oshin sulfatga oksidlanadi:

Va tabiiy resurslar

Kimyo va ekologiya kafedrasi

PARZISH REAKSIYASI TEZKINI O'RGANISH

vodorod peroksid KATALIZATOR BO'LGAN

GAZOMETRIK USUL BILAN.

“Fizik va kolloid kimyo” fanidan

060301.65 - farmatsiya ixtisosligi uchun

Buyuk Novgorod

1 Ishning maqsadi………………………………………………………………………………..3

2 Asosiy nazariy tamoyillar……………………………………….3

4 Eksperimental qism…………………………………………………4

4.1 Vodorod periksning marganets dioksidi MnO2 ishtirokida parchalanishi……………………………………………………………………………………….4

4.2 Vodorod peroksidning katalizator ishtirokida T2 haroratda parchalanishi...................................... ................ ................................................ ................................................6

5 Hisobot mazmuniga qo‘yiladigan talablar…………………………………………..6

6 Namuna test savollari va topshiriqlari…………………………7

1 ISHNING MAQSADLARI

1. T1 temperaturada tezlik konstantasini, reaksiya tartibini, yarim yemirilish davrini aniqlang.

2. Chiqarilgan O2 miqdorining vaqtga nisbatan grafigini tuzing va yarim yemirilish davrini grafik tarzda aniqlang.

3. Reaksiyaning aktivlanish energiyasini aniqlang, reaksiya tezligining harorat koeffitsientini hisoblang.

2 ASOSIY NAZARIY QOIDALAR

Vodorod periksni ko'plab texnologik jarayonlarda, tibbiyotda va qishloq xo'jaligida qo'llash uning oksidlovchi xususiyatlariga asoslanadi. Suvli eritmalarda H2O2 parchalanish jarayoni o'z-o'zidan sodir bo'ladi va tenglama bilan ifodalanishi mumkin:

N2O2®N2O +1/2 O2

Jarayonni katalizator yordamida tezlashtirish mumkin. Bular anionlar va kationlar bo'lishi mumkin, masalan, CuSO4 (bir hil kataliz). Qattiq katalizatorlar (ko'mir, metallar, tuzlar va metall oksidlari) ham H2O2 ning parchalanishiga tezlashtiruvchi ta'sir ko'rsatadi. H2O2 parchalanishining geterogen katalitik reaktsiyasi jarayoniga muhitning pH darajasi, sirt holati va katalitik zaharlar, masalan, C2H5OH, CO, HCN, H2S ta'sir qiladi.

O'simliklar, hayvonlar va odamlarning hujayralarida vodorod peroksidning katalitik parchalanishi ham sodir bo'ladi. Jarayon katalaza va peroksidaza fermentlari ta'sirida amalga oshiriladi, ular biologik bo'lmagan katalizatorlardan farqli o'laroq, juda yuqori katalitik faollik va ta'sirning o'ziga xos xususiyatiga ega.

H2O2 ning parchalanishi O2 ning chiqishi bilan birga keladi. Chiqarilgan kislorod miqdori parchalangan vodorod periks miqdoriga mutanosibdir. Ishda gazometrik usul qo'llaniladi.

3 XAVFSIZLIK TALABLARI

Ushbu laboratoriya ishini bajarishda siz kimyoviy laboratoriyada ishlashning umumiy qoidalariga rioya qilishingiz kerak.

4 TAJRIB QISM

4.1 Vodorod peroksidning marganets dioksidi ishtirokida parchalanishiMnO2 .

Tajribani boshlashdan oldin katalizatorni tayyorlash kerak: shisha tayoqning kichik qismini BF elim yoki kraxmal pastasi bilan yog'lang. Faqat uchini elim bilan moylash, soat oynasiga ozgina MnO2 kukuni quyish, tayoqning uchini kukunga tegizish kerak, shunda oz miqdorda MnO2 shishada qoladi. Yelim bir necha daqiqa davomida quritiladi (1-2 daqiqa). H2O2 ni yig'ish uchun tizim ichidagi bosimni atmosfera bosimiga etkazish kerak: reaksiya trubkasi tiqinni oching va byuretkadagi suv darajasini nolga tenglashtirish uchun tenglashtiruvchi kolbadan foydalaning.

H2O2 parchalanish tezligini o'lchash uchun qurilma diagrammasi 1-rasmda ko'rsatilgan.

suv

H2O2 bilan probirka

Gif" width="10">.gif" width="10"> katalizator

1-rasm - H2O2 parchalanish kinetikasini o'rganish uchun qurilma.

Pipetka yoki o'lchov ballonidan foydalanib, 2 ml 3% H2O2 eritmasini o'lchab, uni probirka 1 ga quying. Agar tajriba xona haroratida o'tkazilsa, eksperimental ma'lumotlarni yozib olish uchun sekundomer va jadval tayyorlang probirkaga shisha tayoqcha bo'lagi soling. Reaksiya idishini tiqin bilan yoping. Avval 30 soniyadan so'ng chiqarilgan kislorod hajmini yozing, keyin intervalni 1 daqiqaga oshirish mumkin.

Byuretkadagi suyuqlik darajasi pasayganda, byuretka va kolbadagi suyuqlik darajasi o'zgarmasligi uchun tenglashtiruvchi kolba tushiriladi, darajalar farqi minimal bo'ladi.

Byuretkadagi suyuqlik darajasi pasayishni to'xtatganda reaksiya tugallangan hisoblanadi.

H2O2 -V¥ ning to'liq parchalanishiga to'g'ri keladigan kislorod hajmi, agar reaksiya idishi bir stakan issiq suvga joylashtirilsa, olinishi mumkin. Probirka xona haroratiga sovutilgandan keyin. Keyin H2O2 ning to'liq parchalanishiga mos keladigan O2 hajmi aniqlanadi.

Jadval - Eksperimental ma'lumotlar

Reaksiya birinchi tartibli deb faraz qilsak, reaksiya tezligi konstantasi birinchi tartibli kinetik tenglama yordamida hisoblanadi:

Tajriba natijalariga ko'ra reaksiya tezligi konstantasining o'rtacha qiymati hisoblanadi.

Vodorod periksning yarim yemirilish davri tenglama yordamida hisoblanadi:

t0,5 = 0,693/k tezlik konstantasining o'rtacha qiymatidan foydalangan holda.

Tezlik konstantasi va yarim yemirilish davri Vt = f (t) va ln (V¥ – Vt) = f (t) bog’liqligi yordamida grafik tarzda aniqlanadi, ular 2-rasmda va shaklda keltirilgan. 3. Ikki usul - analitik va grafik yordamida olingan natijalarni solishtiring.

V¥https://pandia.ru/text/80/128/images/image032_11.gif" width="211" height="12">.gif" width="616" height="64">

t, yalpiz t, min

Guruch. 2 – Bog‘liqlik Vt = f(t) 3-rasm – Bog‘liqlik ln(V¥ – Vt) = f(t)

4.2 T2 haroratda katalizator ishtirokida vodorod peroksidning parchalanishi

Reaksiya idishini suv hammomiga yoki T2 haroratli bir stakan suvga solib (o‘qituvchi ko‘rsatmasi bo‘yicha) tajriba takrorlanadi. Ma'lumotlar jadvalga kiritiladi:

Ikki xil haroratda k1 va k2 tezlik konstantalarini bilgan holda, Arrenius tenglamasi yordamida Ea faollashuv energiyasini hisoblashimiz mumkin:

Ea =

Bundan tashqari, Van't Hoff qoidasi yordamida harorat koeffitsientini hisoblashingiz mumkin:

k2/k1 = γ ∆t/10

5 HISOBOT MAZMUNIGA TALABLAR

Hisobotda quyidagilar bo'lishi kerak:

1. ishning maqsadi;

2. peroksidning parchalanishi paytida chiqarilgan kislorod hajmini o'lchash natijalari;

3. vodorod peroksidning reaksiya tezligi konstantasi va yarim yemirilish (yarim konvertatsiya) davrini hisoblash;

4. Vt = f(t) bog'liqlik grafigi va vodorod peroksidning yarimparchalanish davrini grafik aniqlash natijalari;

5. reaksiya tezligi konstantasini aniqlash uchun ln(V¥ – Vt) = f(t) ning grafigi;

6. yuqori haroratlarda peroksidning parchalanishi paytida ajralib chiqadigan kislorod hajmini o'lchash natijalari va reaktsiya tezligi konstantasini hisoblash;

7. Arrenius tenglamasi yordamida aktivlanish energiyasini hisoblash va van’t-Xoff qoidasi yordamida reaksiya tezligining harorat koeffitsientini hisoblash;

8. xulosalar.

6 NAMUNA TEST SAVOLLARI VA TOPSHIRIQLAR

1. Reaksiya tezligi konstantasi quyidagilarga bog‘liq:

a) reaktivlarning tabiati;

b) harorat;

c) reaktivlarning konsentratsiyasi;

d) reaksiya boshlanganidan keyin o'tgan vaqt.

2. Reaksiya tartibi

a) rasmiy qiymat;

b) faqat eksperimental tarzda aniqlanadi;

v) nazariy jihatdan hisoblanishi mumkin;

d) y = k · CAp · CBq tenglamada p + q darajalar yig'indisiga teng.

3. Kimyoviy reaksiyaning aktivlanish energiyasi

a) molekulalar orasidagi to'qnashuvning faollashishi uchun zarur bo'lgan molekulalarning o'rtacha energiyasiga nisbatan ortiqcha energiya;

b) reaktivlarning tabiatiga bog'liq;

c) J/mol bilan o'lchanadi;

d) tizimga katalizator kiritilganda ortadi.

4. Muayyan radioaktiv izotopning yarim yemirilish davri 30 kun. Izotop miqdori asl nusxaning 10% ni tashkil etadigan vaqtni hisoblang.

5. Ma'lum bir haroratda birinchi tartibli reaktsiya 30 daqiqada 25% ga boradi. Boshlang'ich moddaning yarim yemirilish davrini hisoblang.

6. Reaksiya tezligining harorat koeffitsienti 3 ga teng bo'lsa, harorat 40K ga oshganda reaksiya tezligi necha marta ortadi?

7. Haroratning 40K ga oshishi bilan ma'lum reaksiya tezligi 39,06 marta oshdi. Reaksiya tezligining harorat koeffitsientini aniqlang.

Vodorod periksni katalizator ta'sirida va suyuq sovun ishtirokida parchalanishi eng chiroyli kimyoviy tajribalardan biridir. Rus tilidagi adabiyotda bu eksperimentning o'ziga xos nomi yo'q, ingliz tilidagi manbalarda u "Filning tish pastasi" deb nomlanadi, bu kabi tovushlarni erkin tarjima qilgan; Fil tish pastasi.

Tajriba uchun sizga 30-50% vodorod periks (perhidrol), ozgina suyuq yuvish vositasi (ko'p barqaror ko'pik beradi) va vodorod periksni parchalash katalizatori kerak. Peroksid katalizator bilan aloqa qilganda, kislorod faol ravishda chiqariladi va suyuq sovun mavjudligi sababli ko'p miqdorda ko'pik hosil bo'ladi (qisqa vaqt). Aralashmaga ko'pincha bo'yoqlar qo'shiladi, ular ko'pikni turli ranglarda bo'yashadi. Kolba yoki silindrning teshigidan otilib chiqadigan ko'pik oqimi ko'pincha "fil tish pastasi" ga o'xshaydi.

Vodorod periksni parchalash uchun katalizator sifatida turli moddalar va aralashmalar ishlatilishi mumkin, masalan: mis ammiak, kaliy yodid va hatto xamirturush suspenziyasi.

Men allaqachon bu tajribani o'tmishda o'tkazganman, lekin men eski eslatmalarimni ko'rishni ovora qilmadim va natijada birinchi tajriba natija bermadi. Men 7,5 g mis sulfat oldim, unga 30 ml konsentrlangan ammiak eritmasi qo'shdim va yaxshilab aralashtirdim. Eritma litrli kolbaga quyiladi, 50 ml Gala suyuq idish yuvish vositasi va 80 ml distillat qo'shiladi va yana aralashtiriladi. Sovutgichdan olingan 100 ml perhidrolni kolbaga quydim. To'g'rirog'i, men uni quyishga harakat qildim: zo'ravon reaktsiya boshlandi, natijada men perhidrolning 1/3 qismini qo'shishga vaqtim yo'q edi. Peroksidning tez parchalanishi sodir bo'ldi, ammo tajriba jirkanch bo'lib chiqdi: ozgina ko'pik bor edi.

Keyin eski yozuvlarni ko'rib chiqdim. Ma'lum bo'lishicha, oxirgi marta men butunlay boshqa miqdordagi moddalarni olganman:

"300 ml konussimon kolbaga 10-20 ml suyuq Gala idishlarni yuvish vositasini (yoki shunga o'xshash har qanday yuvish vositasini) quying. Boshqa kolbada 3-4 g mis sulfatni kuchli ammiak eritmasidan ko'p miqdorda eritib oling (mis bo'lguncha ammiak qo'shing). sulfat to'liq eriydi) ko'k mis (II) ammiak hosil bo'ladi:

CuSO 4 + 6NH 3 + 2H 2 O = (OH) 2 + (NH 4) 2 SO 4

Detarjan kolbasiga mis ammiak eritmasini quying va yaxshilab aralashtiring. Kolbani stol ustiga qo'ying va unga tezda 50-100 ml 30-50% li vodorod periks eritmasidan qo'shing. Gazning kuchli chiqishi bo'ladi. Kolbadan ko'pikli favvora otilib chiqadi. Kolba atrofidagi butun bo'shliq bir necha soniya ichida katta bo'lak ko'pik bilan to'ldiriladi. Ko'pikdan bug' ko'tariladi - vodorod periksning parchalanish reaktsiyasi issiqlik chiqishi bilan davom etadi. Bizning tajribalarimiz natijasida hosil bo'lgan ko'pikning balandligi va kengligi taxminan 60 sm edi."

Boshqacha qilib aytganda, mis ammiak va suyuq sovunni kamroq olish kerak edi.

Ikkinchi tajriba uchun 300 ml konussimon kolba, 2 g mis sulfat oldim, unga 20% konsentrlangan ammiak eritmasi qo'shdim. Mis sulfat eritilgandan so'ng, 20 ml Gala suyuq idishlarni yuvish vositasi qo'shing va aralashtiring. Men 70 ml vodorod periksni oldim, lekin atigi 50 ml qo'shishga muvaffaq bo'ldim - faol ko'pik shakllanishi boshlandi.

Kolbadan chiqqan ko‘pik haqiqatan ham kolbadan siqib chiqarilgan tish pastasiga o‘xshardi. Mis ammiak tufayli ko'k rangli chiziqlar ko'pik bo'ylab cho'ziladi. Tajriba yaxshi chiqdi, ammo parchalanish sekin va 2,5 daqiqadan ko'proq vaqtni oldi.

Maqolada tasvirlangan tajribani o'tkazganimni esladim