PHẢN ỨNG OXY hóa KHỬ (hóa vô cơ)

Chương IV PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN II CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG OXY HÓA VÀ KHỬ III ĐỘ BỀN VÀ KHẢ NĂNG THAM GIA PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ CỦA CÁC CHẤT CÓ NHIỀU SỐ OXY HÓA I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Cặp oxi hóa - khử liên hợp a Định nghĩa b Sự tương đồng phản ứng oxy hóa khử phản ứng axit – baz P.ứng OXH – K trình điện cực a Phản ứng điện hóa b Phản ứng điện cực phương trình Nernts a Định nghĩa • Chất oxy hóa - nhận e Chất khử - cho e +ne aOXH1 + bKh2 ⇌ cKh1 + dOXH2 (1) -ne aOXH1 + ne ⇌ cKh1 • Q trình khử: bKh2 – ne ⇌ dOXH2 Q trình oxy hóa: • Các chất oxy hóa khử bán phản ứng tạo thành cặp OXH - K liên hợp [ Kh1 ]c [OXH ] d • Phản ứng K(1) số cb có a b cân bằng: [OXH ] [ Kh ] b Sự tương đồng phản ứng oxy hóa - khử phản ứng axit – baz • Phản ứng axit – baz: - nH+ aAx1 + bBaz2 ⇌ cBaz1 + dAx2 Ka, Kb + nH+ • Phản ứng oxy hóa - khử: +ne  OXH / Kh aOXH1 + bKh2 ⇌ cKh1 + dOXH2 -ne a Phản ứng điện hóa • Pư OXH – K: Chất khử - e trực tiếp cho chất OXH • Pư điện hóa: chất OXH khử trao đổi electron với điện cực tương ứng • pư OXH – K ⇌ q trình điện cực • Pư OXH – K thuận ⇌ qt ngtố Ganv:  q trình tự diễn ra,  hóa  điện  E = φ+ - φ- • Pư OXH – K nghịch ⇌ qt bình điện phân:  qt cưỡng  điện  hóa  Engoai > - EGanv b Phản ứng điện cực pt Nernst • Phương trình Nernst: RT OXH    ln nF Kh 0.059 OXH    lg n Kh • Quy ước dấu φ (theo châu Mỹ): nói lên KN xảy qt điện cực ∆G = - nFE • Phản ứng xét phản ứng khử • Nếu qt khử xảy điện cực: φ > Nếu qt khử không xảy điện cực): φ < • Ví dụ: Zn2+ + 2e → Zn φ0 = -0.763V Cu2+ + 2e → Cu φ0 = +0.337V • φ: tính OXH ; tính khử  II CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG OXY HÓA VÀ KHỬ Ảnh hưởng nồng độ Ảnh hưởng phản ứng tạo phức tạo tủa Ảnh hưởng pH Ảnh hưởng nồng độ 0.059 [OXH ]    lg n [ Kh] • Khi [OXH ] , φ : tính oxy hóa dạng oxy [ Kh] hóa , tính khử dạng khử  • Khi [OXH ] [ Kh] , φ : tính oxy hóa dạng oxy hóa  , tính khử dạng khử  2 Ảnh hưởng phản ứng tạo phức tạo tủa 0.059 [OXH ]    lg n [ Kh] • AgAgNO3 1M   φ0 = 0.80V Ag  2CN  [ Ag (CN ) ]   Ag  I  AgI   0Ag ,CN  / Ag  0,44  0AgI / Ag  0.152V Ảnh hưởng pH • aOXH + sH+ + ne ⇌ cKh + H2O a  s a 059 [ OXH ] [ H ] 059 s 059 [ OXH ]    lg    pH  lg c n n n [ Kh] [ Kh]c • Ví dụ    ClO  H  6e  Cl  3H O    [ ClO ][ H ] [ ClO 059 095 3 ]    lg    059 pH  lg 6 [Cl  ] [Cl  ]  pH III ĐỘ BỀN VÀ KN THAM GIA PƯ OXH - K CỦA CÁC CHẤT CÓ NHIỀU SỐ OXH Một số quy tắc xác định số oxi hóa bền ngun tố Tính oxy hóa - khử độ bền chất Giản đồ Latimer Tiêu chuẩn đánh giá khả phản ứng chất Sự ổn định chất oxy hóa chất khử dung dịch nước 1 Một số quy tắc xác định số oxi hóa bền nguyên tố a Số oxi hố khơng b Các ngun tố họ s c Các nguyên tố họ p d Các nguyên tố họ d e Các nguyên tố họ f a Số oxi hóa khơng • Kim loại mạnh phi kim mạnh có mức oxi hóa khơng bền • Kim loại yếu, phi kim yếu: mức oxi hóa khơng bền • Các ngun tố lưỡng tính có mức oxi hóa khơng bền b Các ngun tố họ s (QT5) • Các nguyên tố họ s có số oxi hóa dương bền vững trùng với số thứ tự phân nhóm • Riêng H có hai số oxi hóa +1 -1 số oxi hóa +1 bền vững hẳn số oxi hóa -1 c Các ngun tố họ p • (QT1) Nguyên tắc chẵn lẻ Mendeleev • (QT2) Các mức oxi hóa có cấu hình bão hịa bán bão hịa lớp/phân lớp bền hẳn • (QT3) Trong chu kỳ từ trái qua phải số oxi hóa dương cao nguyên tố bền dần • (QT4) Trong phân nhóm số oxi hóa dương cao nguyên tố chu kỳ IV Cl2 Độ bền liên kết nguyên tử0 hợp chất   Cd  CN   / Cd  1,09V 217.1 Ví dụ: [Cd(CN)4] Kb = 10  2+ 6.5 [Cd(NH3)4] Kb = 10  Cd  NH   / Cd  0,61V Môi trường tiến hành phản ứng 4 2 2 Giản đồ Latimer Ví dụ: giản đồ Latimer Mn: • Trong mơi trường axit (pH = 0): +1,51 0,56 2,26 0,95 1,51 1,18 MnO 4     MnO 24     MnO     Mn 3     Mn 2     Mn +1,7 +1,23 • Trong baz (pH , 56 môi trường , 60 ,15 = 14):  2 , 25 1, 55 MnO     MnO     MnO    Mn (OH)     Mn (OH)     Mn -0,59 -0,025 Tiêu chuẩn đánh giá khả phản ứng chất a Sử dụng hàm nhiệt động G = H - TS b Đối với phản ứng dung dịch nước sử dụng khử tiêu chuẩn 250C G = – nFE < E = φ+ – φ- >  φ+ > φ- Sự ổn định chất oxy hóa chất khử dung dịch nước a Sự ổn định chất khử dung dịch nước b Sự ổn định chất oxy hóa dung dịch nước a Sự ổn định chất khử • Tính oxi hóa nước Mt baz: 2H2O + 2e → H2 + 2OH- φ0 = -0.83V Mt trung tính:2H2O + 2e → H2 + 2OH-φ0 = -0.41V Mt axit: 2H+ + 2e → H2 φ0 = 0.0V • Tính ổn định chất khử: Trong môi trường axit: pư xảy khi: E0 = – φ0 > → φ0 < → Các chất có φ0 < pư với H+ mt axit Trong mơi trường trung tính: Chất khử có φ0 < - 0.41V xảy phản ứng: 2M + nH2O → 2Mn+ + nOH- + ½ H2↑ Các chất khử có φ0  - 0.41V bền dd nước b Sự ổn định chất oxy hóa • Tính khử nước:  Mt axit: O2(k) + 4H+ + 4e → 2H2O φ0 = +1.23V  Mt t.tính: O2(k) + 2H2O + 2e → 4OH- φ0 = + 0.82V  Mt baz: O2(k) + 2H2O + 2e → 4OH- φ0 = + 0.40V • Sự ổn định chất OXH: pư xảy khi: E0 = φ0+ – φ0- >  Trong môi trường axit: Chất có φ0 > +1.23V OXH H2O: OXH + H2O → Kh + 2H+ + ½ O2  Trong mơi trường baz:  Chất có φ0 > +0.40V OXH H2O: OXH + H2O → Kh + OH Chất OXH có φ0 ≤ +0.40V bền dd nước có mt ttính  Trong mơi trường trung tính:  Chất có φ0 > + 0.82V OXH H2O:OXH + H2O → Kh + OH Chất OXH có φ0 ≤ + 0.82V bền dd nước có mt baz  ...PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN II CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI KHẢ NĂNG OXY HÓA VÀ KHỬ III ĐỘ BỀN VÀ KHẢ NĂNG THAM GIA PHẢN ỨNG OXY HÓA - KHỬ CỦA CÁC CHẤT CÓ NHIỀU SỐ OXY HÓA... KHÁI NIỆM CƠ BẢN Cặp oxi hóa - khử liên hợp a Định nghĩa b Sự tương đồng phản ứng oxy hóa khử phản ứng axit – baz P .ứng OXH – K trình điện cực a Phản ứng điện hóa b Phản ứng điện cực phương trình... • Phản ứng K(1) số cb có a b cân bằng: [OXH ] [ Kh ] b Sự tương đồng phản ứng oxy hóa - khử phản ứng axit – baz • Phản ứng axit – baz: - nH+ aAx1 + bBaz2 ⇌ cBaz1 + dAx2 Ka, Kb + nH+ • Phản ứng