Пропорционирование
Сопропорционирование или симпропорционирование — это химическая реакция, в которой два реагента, содержащие один и тот же элемент, но с разными степенями окисления , образуют соединение, имеющее промежуточную степень окисления. Это противоположность диспропорции . [1]
Диаграммы замерзания
[ редактировать ]
В электрохимии склонность двух окислительно-восстановительных веществ к диспропорционированию или сопропорционированию можно определить, исследуя их диаграмму Фроста . Это графический график зависимости nE ° = −Δ G °/ F от степени окисления для различных окислительно-восстановительных разновидностей данного элемента.
Δ Свободная энергия Гиббса G ° связана с восстановительным потенциалом E ° формулой: Δ G ° = − nFE ° или nE ° = −Δ G °/ F , где n — число перенесённых электронов, а F — Константа Фарадея ( F = 96 485 Дж/(В·моль) = 96 485 Кулонов ). [1]
Если значение nE ° = −ΔG ° / F для вида ниже, чем линия, соединяющая два соседних или, в более общем случае, соседних вида, имеющих, таким образом, более низкую и более высокую степень окисления, то этот вид более устойчив, чем его соседи, и два окружающих вида подвергнутся сопропорционированию, чтобы минимизировать свободную энергию Гиббса системы. Пример: смесь Mn(III) и Mn(VI) будет пропорционально Mn(IV), как показано на диаграмме Фроста для марганца . Несоседние соседние виды Mn, подчиняющиеся одному и тому же общему правилу, также будут реагировать вместе, как, например, Мин. 2+ и MnO − 4 с образованием МnО 2 . Таким образом, более отдаленные Mn(II) и Mn(VII) также могут реагировать вместе с образованием Mn(IV). Реагирующие окислительно-восстановительные соединения не обязательно должны быть соседними на диаграмме Фроста.
Реакция сопропорционирования не может легко протекать в твердых веществах , в которых потенциально реакционноспособные частицы неподвижны и, следовательно, не могут взаимодействовать друг с другом, или реакция будет чрезвычайно медленной и также потребует высокой температуры, близкой к температуре плавления твердого вещества, чтобы сделать реакционноспособные частицы более подвижными. . Однако, если эти вещества растворимы и, следовательно, обладают высокой подвижностью в водном растворе , им будет гораздо легче встретиться, вступить в реакцию и подвергнуться сопропорционированию. В случае гетерогенных систем, включающих раствор и одну или несколько твердых фаз, как в свинцово-кислотном аккумуляторе , реакция сопропорционирования возможна благодаря подвижному растворенному Pb 2+ ионы выделяются в раствор на поверхности твердых электродов батареи ( Pb и PbO 2 ). В газовой фазе реакция сопропорционирования протекает намного быстрее из-за гораздо более высокой подвижности реагирующих частиц, как это показано, например, в реакции Клауса , где H 2 S и SO 2 реагирует вместе с образованием элементарной серы . Различные классические реакции сопропорционирования подробно описаны в серии примеров ниже.
Примеры
[ редактировать ]- В свинцовых аккумуляторах самопроизвольная реакция:
- Pb + PbO 2 + 2 H 2 SO 4 → 2 PbSO 4 + 2 H 2 O
- Лабораторное получение диоксида марганца включает сопропорционирование реагентов Mn(II) и Mn(VII):
- 2 КМнО
4 + 3 МnSO
4 + 2 часа
2 О → 5 МnО
2 + К
2 ТАК
4 + 2 часа
2 ТАК
4
- 2 КМнО
- В селена : химии
- 15 Se + SeCl 4 + 4 AlCl 3 → 2 Se 8 [AlCl 4 ] 2
- В процессе Клауса два газообразных соединения серы сопропорционируются в присутствии катализатора с образованием элементарной серы :
- 2 Н 2 С + ТАК 2 → 3 С + 2 Н 2 О
- В галогенов : химии
- ио 3 − + 5 я − + 6 ч. + → 3 Я 2 + 3 Н 2 О
- В анаммокса ( аэробного окисления аммония биохимии ) :
- НХ 4 + + НЕТ 2 − → Н 2 + 2 Н 2 О
- Хлорид железа(III) реагирует с железным порошком с образованием хлорида железа(II) : [2]
- 2 FeCl 3 + Fe → 3 FeCl 2
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Шрайвер, DF; Аткинс, П.В.; Овертон, TL; Рурк, JP; Веллер, Монтана; Армстронг, ФА (2006). «Неорганическая химия» У.Х. Фриман, Нью-Йорк. ISBN 0-7167-4878-9 .
- ^ Вильдермут, Эгон; Старк, Ганс; Фридрих, Габриэле; Эбенхёх, Франц Людвиг; Кюборт, Бриджит; Сильвер, Джек; Ритупер, Рафаэль (2000). «Соединения железа». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a14_591 . ISBN 3527306730 .