101 chapt6 usama

1

الفصل األخير

تفاعالت األكسدة واإلختزال

اإلتزان اآليونى

General Chem, Usama El-Ayaan

2

األكسدة اإلختزال

فقد الكترونات اكتساب الكترونات

زيادة فى عدد التأكسد نقص فى عدد التأكسد

زيادة فى محتوى األكسجين نقص فى محتوى األكسجين

زيادة فى محتوى الهيدروجين

نقص فى محتوى الهيدروجين

األكسدة واإلختزال


3

عدد التأكسد ألى عنصر يساوى صفر مثل

H2, Cl2, P4, F2, O2, O3, Na, Li, Mg

المكونة من ذرة واحدة البسيطة لأليونات التأكسدعدد

مثل الشحنة التى يحملها األيون يساوي

K+ = +1 , O2- = -2 , Al3+ = +3

تحديد عدد التأكسد


4

مركبات في ولكن 2- = همركبات معظم فى ألكسجينا تأكسد عدد

= األكسجين تأكسد عدد فإن ( H2O2, Na2O2) البيروكسيد

تأكسد عدد فإن (KO2) أكسيد السوبر مركبات وفي 1-

0.5 - = األكسجين

في ولكن 1+ = مركباته معظم فى لهيدروجينا تأكسد عدد

مثل) والثانية األولى المجموعتين عناصر هيدريدات مركبات

NaH, CaH2) مثل المعقدة الهيدروجين مركبات و

LiAlH4, NaBH4 1- = ه تأكسد عدد فإن .

تحديد عدد التأكسد


5

أمثلة

يلى فيما العناصر لجميع التأكسد عدد حدد :

Cr, CrCl3, Cr2O72-, K2CrO4, CrOCl,

Cl2, Cl-, ClO-, ClO2-, NaClO3, Cl2O7, KClO4

S, SO2, SO3, SOCl2, H2SO3, H2SO4,

Na2S2O5, Na2S4O6

Mn, Mn2+, Mn2O3, MnO2, MnO4-, MnO4

2-


6

For KClO4: (K=+1, O=-2, Cl=??)

[+1 (for K+)] + [Cl ???] + [4 X(-2) for oxygen] = zero

+1 + Cl - 8 = 0 , Cl – 7 = 0 Cl = +7 (not -1)

For Na2S4O6: (Na=+1, O=-2, S=??)

[(+1 x 2) (for 2 Na+)] + [4 S ???] + [6 X(-2) for oxygen]

= zero

+2 + 4S - 12 = 0 , 4S – 10 = 0 S = + 2.5 (قيمة كسرية)

أمثلة محلولة


7

Redox Reactions

العامل المؤكسد العامل المختزل

يحدث لة اختزال يحدث لة أكسدة

يكتسب الكترونات يفقد الكترونات

يقل عدد التأكسد يزداد عدد التأكسد

Na + 2Cl2 2NaCl CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O


8

أمثلة

حدد العامل المؤكسد والعامل المختزل فى التفاعالت اآلتية:

Fe (s) + O2(g) Fe2O3(s)

Fe2O3(s)+ 3 CO(g) 2 Fe(l) + 3 CO2(g)

SO32- + H+ + MnO4

- SO42- + H2O + Mn2+


9

واالإخزتالمعادالت الأكسدة ةزناو م

(أنصاف المعادالت)اإللكترون –طريقة األيون

1- نكتب نصفى المعادلة

(.نصف يخص العامل المؤكسد واآلخر يخص العامل المختزل)

2- نوازن كل نصف من حيث المواد أوالا

3- نوازن األوساط المختلفة كما يلي:


10

الوسط القاعدي الوسط الحمضي

زيادة (O) ذرة لكل (+2H) يضافأ -خرى ألجهة في ويضاف

.(H2O) أل

.نقص (H) ذرة لكل (+H) يضاف -ب

ويضاف زيادة (O) ذرة لكل (H2O) يضافأ -خرى ألجهة في

.(-OH 2) أل

في ويضاف زيادة (H) ذرة لكل (-OH) يضاف -بخرى ألجهة

. (H2O) أل

واالإخزتالمعادالت الأكسدة ةزناو م

ك ثر إيجابية( ألسالبة ألشحنة)توأزن ألشحنات مع مرأعاة إضافة أإللك ترونات -4 للجهة أل


11

وسط حامضى –أمثلة محلولة

حمضى وسط في التالية المعادلة وازن -1

Fe2+ + Cr2O72- Fe3+ + Cr3+

:نزن كل نصف معادلة في عدة خطوات كالتالي

Cr2O72- Cr3+ نصف معادلة اختزال ) )

Cr2O72- 2 Cr3+

Cr2O72- + 14 H+ 2 Cr3+ + 7 H2O

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- 2 Cr3+ + 7 H2O (a)


12

Fe2+ Fe3+ (نصف معادلة أكسدة )

Fe2+ Fe3+

Cr2O72- + 14 H+ + 6e- 2 Cr3+ + 7 H2O (a)

6 Fe2+ 6 Fe3+ + 6e- (b)

Cr2O72- + 14 H+ + 6 Fe2+ 2 Cr3+ + 7 H2O + 6 Fe3+



13

2- وازن المعادلة التالية: MnO4

- + SO32- + H+ SO4

2- + Mn2+

MnO4- Mn2+

MnO4- + 8 H+ Mn2+ + 4 H2O

MnO4- + 8 H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O (a)

SO32- SO4

2-

SO32- + H2O SO4

2- + 2 H+

SO32- + H2O SO4

2- + 2 H+ + 2e- (b)



14

االإلكرتوانت تتاليش ليك 5 يف (b) املعادةل رضب و 2 يف (a) املعادةل رضب جيب الآن

:اكلتايل امجلع عند

2 MnO4- + 16 H+ + 10 e- 2 Mn2+ + 8 H2O (a)

5 SO32- + 5 H2O 5 SO4

2- + 10 H+ + 10 e- (b)

2 MnO4- + 6 H+ + 5 SO3

2- 2 Mn2+ + 3 H2O + 5 SO42-

وللتأأكد من احلل جيب تفحص اجملموع اللكي للمواد وللشحنات عيل طريف املعادةل الهنائية



15

ن حامتل عن الكشف اإ العامل بدلان من كثري يف للخمر السائقني تعاطي اإ

التايل واالإخزتال الأكسدة تفاعل عيل يعمتد

(Cr2O72- + H+ + CH3CH2OH Cr3+ + CH3CHO)

ختبار أأنبوبة يف النفخ السائق من يطلب حيث كرومات اثين من خليط هبا اإ

املمزي) الأخرض اللون ظهور ويدل الكربيتيك حبمض احملمضة البواتس يوم

للكحول؟ السائق تعاطي عيل االإختبار هناية يف الأنبوبة يف (الثاليث للكروم

:التفاعل هذا تصف اليت املعادةل وازن



16

Cr2O72- Cr3+

Cr2O72- 2 Cr3+

Cr2O72- + 14 H+ 2 Cr3+ + 7 H2O

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- 2 Cr3+ + 7 H2O (a)

CH3CH2OH CH3CHO

C2H6O C2H4O

C2H6O C2H4O + 2H+

C2H6O C2H4O + 2H+ + 2 e- (b)

3 C2H6O 3 C2H4O + 6 H+ + 6 e- (b)

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- 2 Cr3+ + 7 H2O (a)

Cr2O72- + 8 H+ + 3 C2H6O 2 Cr3+ + 7 H2O + 3 C2H4O


17

وازن المعادلة التالية :MnO4- + SO3

2- + OH- SO42- + MnO2

الحل

MnO4- MnO2

MnO4- + 2 H2O MnO2 + 4 OH-

MnO4- + 2 H2O + 3 e- MnO2 + 4 OH- (a)

SO32- SO4

2-

SO32- + 2 OH- SO4

2- + 1 H2O

SO32- + 2 OH- SO4

2- + 1 H2O + 2 e- (b)

2 MnO4- + 4 H2O + 6 e- 2 MnO2 + 8 OH- (a)

3 SO32- + 6 OH- 3 SO4

2- + 3 H2O + 6 e- (b)

2 MnO4- + H2O + 3 SO3

2- 2 MnO2 + 2 OH- + 3 SO42-

وسط قاعدى –أمثلة محلولة


18

ن نسداد من للتخلص يس تخدم اليودو مركب اإ الرصف مواسري اإ

خزتال أأكسدة تفاعل عيل معهل فكرة وتعمتد ابملطاخب غاز منه ينطلق واإ

السدد وتدفع تذيب كبرية وحرارة وضغط أأمونيا

NO3- + OH- + Al [Al(OH)4]

- + NH3 + Heat + pressure

التفاعل هذا تصف اليت السابقة املعادةل وازن

وسط قاعدى –أمثلة محلولة


19

Al [Al(OH)4]-

Al + 4 OH- [Al(OH)4]-

Al + 4 OH- [Al(OH)4]- + 3 e- (a)

NO3- NH3

NO3- + 3 H2O NH3 + 6 OH-

NO3- + 3 H2O + 3 H2O NH3 + 6 OH- + 3 OH-

NO3- + 6 H2O NH3 + 9 OH-

NO3- + 6 H2O + 8 e- NH3 + 9 OH- (b)

8 Al + 32 OH- 8 [Al(OH)4]- + 24 e- (a)

3 NO3- + 18 H2O + 24 e- 3 NH3 + 27 OH- (b)

8 Al + 5 OH- + 3 NO3- + 18 H2O 8 [Al(OH)4]- + 3 NH3


20

وازن المعادلة التالية: Pb(OH)3

- + OCl- PbO2 + Cl- Pb(OH)3

- PbO2

Pb(OH)3- PbO2 + 3OH- ( الهيدروكسيد لموازنة )

Pb(OH)3- + 4 OH- PbO2 + 3OH- + 2 H2O ( األكسجين لموازنة )

Pb(OH)3- + OH- PbO2 + 2 H2O + 2 e- ( الشحنات ونوازن الهيدروكسيد من الزيادات نشطب )

Pb(OH)3- + OH- PbO2 + 2 H2O + 2 e- (a)

OCl- Cl-

OCl- + H2O Cl- + 2 OH- (لموازنة األكسجين)

OCl- + H2O + 2 e- Cl- + 2 OH- (b)

Pb(OH)3- + OH- PbO2 + 2 H2O + 2 e- (a)

OCl- + H2O + 2 e- Cl- + 2 OH- (b)

Pb(OH)3- + OCl- PbO2 + H2O + Cl- + OH-


21

حدد العامل املؤكسد واخملزتل ىف التفاعالت التالية ، مث وازن معادةل التفاعل

1. S2O

3

2- + I

3

- + H

+ S

4O

6

2- + I

-

2. Ce2+

+ Sn2+

Ce3+

+ Sn4+

3. Cr2O

7

2- + I

- + H

+ Cr

3+ + I

2

4. MnO4

- + H2O2 + H

+ Mn

2+ + O

2+ H

2O

5. C2O

4

2- + MnO

4

- + H

+ CO

2 + Mn

2+ + H2O

6. MnO4

- + S

2- + H

+ Mn

2+ + S

7. MnO4

– + Fe

2+ + H

+ Mn

2+ + Fe

3+

8. ClO– + CrO

2

– + OH

- Cl

– + CrO

4

2-

9. C2H

4 + MnO

4

- + H

+ CO

2 + Mn

2+

10. S2-

+ Cr2O

7

2- + H

+ Cr

3+ + S↓

11. NO2 (g) + OH

- NO

3

- + NO

2

-

12. MnO4

- + NO

2

- + OH

- MnO

2 + NO

3

-

13. IO3

- + Cl

- ClO3

- + I

2

14. ClO- + I

- + OH

- Cl

- + IO

3

-

15. Cu(s)

+ H2SO

4 Cu

2+ + SO

2

16. [Cr(OH)2]- + H

2O

2 + OH

- CrO

4

2- + H2O

17. [Sn(OH)3]- + Bi(OH)

3 + OH

- [Sn(OH)

6]2-

+ Bi


22

اإلتزان اآليونى

Ionic Equilibrium

االتزان األيوني


23

تعريف األحماض والقواعد

(1884) األيونية آرهينيوس نظرية

لتنتج الماء فى تتأين التى المواد هى األحماض

(+H) بروتونات

أيونات لتنتج الماء فى تتأين التى المواد هى والقواعد

-OH) الهيدروكسيدaq)

النشادر (NH3) ارهينيوس تصنيف فى قاعدة التعتبر


24

لوري -برونستيدBronsted & lowry (1923)

الحامض معطى عام للبروتونات

القاعدة مستقبل عام للبروتونات

HCl(g) + H2O(l) H3O+ + Cl-

حمض يعتبر الهيدروكلوريك حمض أن هنا نالحظ

(للبروتون مستقبل) الماء بينما (للبروتونات معطى)

.قاعدة تعتبر

تعريف األحماض والقواعد


25

Pairs تنتج عند فقده للبروتون " مرتبطة به"للحامض قاعدة قرينة

فى المثال السابق

HCl(g) + H2O(l) H3O+ + Cl-

base (y) + base (x)acid (y)+acid (x)

قرائن


26

الحمض المقترن القاعدة المقترنة

CH3COO- الخليك حمض الخالت CH3COOH

NH3 األمونيا NH4 (أمونيوم) +

HCO-البيكربونيت 3 H2CO3 (الكربونيك حمض)

القاعدة المقترنة –أمثلة على بعض زوج الحمض


27

( Ionization of water)تأين الماء

H2O (l) H+ (aq) + OH- (aq)

.الخاصية األمفوتيريةيتصرف الماء كحمض أوقاعدة أي أن الماء له

حامض قرين قاعدة

H2O + H2O H3O+ + OH-

قاعدة قرينة حامض


28

الحاصل األيونى للماء

2H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)

Kc = [H3O

+][OH-]

[H2O]2 [H2O]2 = constant

Kc[H2O]2 = Kw = [H+][OH-]

The ion-product constant (Kw) ثابت الحاصل األيونى للماء


29

الحاصل األيونى للماء

At 250C

Kw = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14

[H+] = [OH-]

[H+] > [OH-]

[H+] < [OH-]

Neutral متعادل

Acidic حامضى

Basicقاعدى


30

pH – (A Measure of Acidity) األس الهيدروجينى

pH = -log [H+]

[H+] = [OH-]

[H+] > [OH-]

[H+] < [OH-]

[H+] = 1 x 10-7

[H+] > 1 x 10-7

[H+] < 1 x 10-7

pH = 7

pH < 7

pH > 7

متعادل

حامضى

قاعدى

قاعدي حامضي 7

متعادل

10-14 M H+ 10-1 M H+ 10-7 M H+

1 14


31

pOH

pOH = -log [OH-]

[H+][OH-] = Kw = 1.0 x 10-14

-log [H+] – log [OH-] = 14.00

pH + pOH = 14.00

M 0.01تركيز كل منهما HCl, NaOHأحسب الرقم الهيدروجيني والهيدروكسيلي لمحاليل :مثال


32

HCl H+ + Cl- (تأين تام)

0.01 M 0.01 M 0.01 M

NaOH Na+ + OH- (تأين تام)

0.01 M 0.01 M 0.01 M

pOH = -log [OH-] = -log 0.01 = 2 pH = 14 – 2 = 12 ( إذا المحلول قاعدى 7أكبر من )

pH = -log [H+] = -log 0.01 = 2 ( إذا المحلول حمضى 7أقل من ) pOH = 14 – 2 = 12

:مثال M 0.01تركيز كل منهما HCl, NaOHأحسب الرقم الهيدروجيني والهيدروكسيلي لمحاليل


33

تأين األحماض والقواعد الضعيفة

Ka [HA] = [H+][A-] = [H+]2

[H+] =

– log [H+]= ½ (-log Ka - log [HA])

pH = ½ [pKa – log Ca]


34

تأين األحماض والقواعد الضعيفة

BOH B+ + OH-

– log [OH–] = ½ [-log Kb - log Cb]

pOH = ½ [pKb – log Cb]

pH = 14 - ½ [pKb - log Cb]


35

أمثلةالهيدروجين أيون وتركيز الهيدروجيني الرقم احسب

. 0.1M تركيزه الذي الخليك لحامض التفكك ودرجة

x 10-5 1.82 يساوى تفككه ثابت بأن علماا

pH = ½ )pKa – log [HA]) = ½ [-log (1.82x10-5) – log (0.1)] =

½ [4.74 + 1] = ½ [5.74] = 2.87 log [H+] = –2.87

[H+] = 10–2.87 = 1.35 x 10–3 = 0.00135

(التأين) التفكك درجة =

= [Ka/Ca]1/2 = (1.8x10-5/0.1)1/2 = 0.013416


36

(Buffer Solution)المحلول المنظم

الرقم في التغيير يقاوم محلول هو المنظم المحلول

أو حمض من صغيرة كمية إضافة عند الهيدروجيني

.قاعدة

أمالحه واحد ضعيف حمض من المنظم المحلول يتكون

الصوديوم وخالت الخليك حمض مثل

هيدروكسيد مثل أمالحها وأحد ضعيفة قاعدة من او

.االمونيوم وكلوريد االمونيوم


37

الرقم الهيدروجيني لمحلول منظم من

حمض الخليك وخالت الصوديوم

CH3COOH H+ + CH3COO-

CH3COONa Na+ + CH3COO-

يقل تاين الحمض الضعيف

Ka = [H+][CH3COO-]

[CH3COOH] Ka =

[H+] Cs

Ca [H+] =

KaCa

Cs

Log [H+] = log Ka + log Ca

Cs pH = pKa + log

Cs

Ca


38

الرقم الهيدروجيني لمحلول منظم من

هيدروكسيد األمونيوم وكلوريد األمونيوم

pOH = pKb + log Cs

Cb

pH = pKw - pOH


101 chapt6 usama

Documents