|
Oksidlanish – qaytarilish (tiklanish) reaksiyalari va jarayonlar kinetikasini
hisoblash
Oksidlanish – qaytarilish (tiklanish) reaksiyalari
deb, elementlar-ning
oksidlanish darajalari o‘zgarishi bilan boradigan reaksiyalarga aytiladi. Bu
jarayonda nisbatan kuchliroq atom yoki ion boshqa bir atomdan valentligiga mos
117
ravishda elektronlarni tortib oladi va manfiy zaryadga ega bo‘ladi. Nisbatan
kuchsizroq bo‘lgan atomlar yoki ionlar esa o‘z elektronlarini kuchliroq atomga
berib musbat zaryadga ega bo‘lib qoladi. Elementlar ichida metallmaslar ko‘proq
elektronga moyil bo‘ladi va ularning elektrmanfiyligi yuqori bo‘lgani sababli
elektronni berishdan ko‘ra tortib olish xususiyati kuchliroq bo‘ladi. Metallarda esa
aksincha, elektronlarni berish xususiyati kuchliroq bo‘ladi.
Bir element atomi bilan ikkinchi element atomi orasida olgan yoki bergan
elektronlar soni shu elementning
oksidlanish darajasi
hisoblanadi. Elektron
beruvchi atom yoki ion –
qaytaruvchi,
elektron qabul qiluvchi atom yoki ion –
oksidlovchi
deyiladi. Oksidlovchi atom (ion) elektron qabul qilganda uning
oksidlanish darajasi kamayishi jarayoni –
qaytarilish jarayoni
deyiladi.
Qaytaruvchi atom (ion) elektron berganda oksidlanish darajasi ortadi. Bu jarayon
esa –
oksidlanish jarayoni
deyiladi. Misol tariqasida rux sulfidi – sfalerit (ZnS)
ning kuydirilish jarayonini ko‘rib chiqamiz:
2ZnS + 3O
2
= 2ZnO + 2SO
2
Bu yerda oksidlanish darajasi o‘zgargan elementlar bu – oltingugurt (S) va
kislorod (O). Oltingugurt -2 oksidlanish darajasidan +4 oksidlanish darajasiga
o‘tdi, ya’ni, oltingugurt 6 ta elektron berib +4 oksidlanish darajasigacha
oksidlandi.
Kislorod esa, 2 ta elektron olib, 0 (nol) oksidlanish darajasidan -2
oksidlanish darajasigacha qaytarildi. Bu jarayonni elektron balans usulida
quyidagicha yozish mumkin:
S
-2
– 6 ē = S
+4
(S
-2
– qaytaruvchi, jarayon – oksidlanish);
O
0
+ 2 ē = O
-2
(O
0
– oksidlovchi , jarayon – qaytarilish).
Oksidlanish – qaytarilish jarayonlari barcha kimyo sohalarida uchraydi.
Masalan, metallurgiya sohasida metallar ularning birikmalaridan mana shu
oksidlanish – qaytarilish reaksiyalari yordamida ajratib olinadi. Misol uchun oltin
(Au) uning boyitmasidan gidrometallurgik usulda tanlab eritish yo‘li bilan eritma
hajmiga o‘tkazilib, so‘ng bu eritmani elektroliz qilish yo‘li bilan ajratib olinadi. Bu
jarayon davomida quyidagi reaksiyalar kechib o‘tadi:
118
Oltinni avval kislorod ishtirokida sianid tuzi eritmasida eritiladi:
4Au + 8NaCN + O
2
+ 2H
2
O = 4Na[Au(CN)
2
] + 4NaOH
Bu reaksiyada oltin +1 oksidlanish darajasigacha oksidlanadi, kislorod esa, -2
oksidlanish darajasigacha qaytariladi:
Au
0
– 1 ē = Au
+
(Au – qaytaruvchi, jarayon – oksidlanish);
O
0
+ 2 ē = O
-2
(O – oksidlovchi, jarayon – qaytarilish).
So‘ngra oltin eritmasidan elektr toki ta’sirida elektroliz qilib ajratib olinadi va
katodda oltin qaytariladi:
Katod: Au
+
+ 1 ē = Au
0
Oksidlanish – qaytarilish reaksiyalari tez oqib o‘tishi uchun avval shu jarayon
tezligiga salbiy ta’sir ko‘rsatayotgan omillarni aniqlash maqsadga muvofiqdir.
Bunday omillarga misol qilib, harorat, konsentratsiya, bosim, hajm (gazlar uchun),
diffuziya tezligi, moddalarning kontakt chegaralaridagi ta’sir yuzasining kattaligi
va ularning agregat holatlari kabilarni keltirishimiz mumkin. Bundan tashqari,
kimyoviy reaksiyalar tezligini oshirib ammo, o‘zi sarf bo‘lmaydigan moddalar –
katalizatorlar ham
mavjud bo‘lib, bunday
moddalarni fizika-kimyoviy
xususiyatlarini, tabiatini o‘rganish dolzarb mavzu hisoblanib, ularni metallurgik
jarayonlarda qo‘llash esa muhim sanoat ahamiyatiga egadir.
Kimyoviy reaksiya tezligiga salbiy ta’sir ko‘rsatayotgan omil aniqlangandan
so‘ng shu omilning ko‘rsatkichlarini o‘zgartirish yo‘li bilan jarayonlarning
tezligini oshirishga muvaffaq bo‘linadi. Pirometallurgiyada yuqori haroratlarda
oqib o‘tuvchi jarayonlar asosan suyuq, qattiq va gaz holatda bo‘lgani uchun
bunday uch fazali geterogen jarayonlarda omillarni boshqarish juda murakkab va
uni boshqarish hamda muammoli holatlarni bartaraf etish har qanday metallurg-
texnologdan kuchli bilim, mahorat, tajriba va oqilonalik talab etadi.
Suyuq – qattiq va suyuq – gaz fazali sistemalarda reaksiya tezligini
konsentrasiyalar gradiyenti (farqi) asosida aniqlash mumkin. Qattiq – gaz fazali
sistemalarda esa gazlarning parsial bosimi va vaqt birligi ichida hajmning ortishi
yoki kamayishiga tayanib reaksiyalar tezligini aniqlash mumkin.
119
Agar aA
(g)
+ bB
(g)
→ cC
(g)
reaksiya gaz muhitida oqib o‘tayotgan bo‘lsa, u
holda to‘g‘ri reaksiyaning tezligi A va B gazlarning bosimiga to‘g‘ri proporsional
ravishda o‘zgaradi va uning matematik ifodasi quyidagicha yoziladi:
Do'stlaringiz bilan baham: |
