ძირითადი მასალა

კურსი: ქიმია > თემა 2

გაკვეთილი 5: ქიმიური რეაქციის ტიპები

ჟანგვის რიცხვი

როგორ ვიპოვოთ ჟანგვის რიცხვი და ჟანგვა–აღდგენის რეაქციების მოკლე შესავალი.

რა არის ჟანგვის რიცხვი?

ქიმიკოსები იყენებენ ტერმინს ჟანგვის რიცხვი (ჟანგვის ხარისხი), რათა გამოსახონ, რამდენი ელექტრონი აქვს ატომს. ჟანგვის ხარისხი ყოველთვის არ ემთხვევა მოლეკულის რეალურ მუხტს და ჩვენ შეგვიძლია, გამოვთვალოთ ჟანგვის რიცხვი ელემენტთა ისეთი ატომებისთვის, რომლებიც წარმოქმნიან კოვალენტურ (ასევე იონურ) ბმებს.

მოდით, უფრო კარგად გავიაზროთ ჟანგვის რიცხვის ცნება რამდენიმე მაგალითის დახმარებით!

ჟანგვის რიცხვის განსაზღვრა

ჟანგვის რიცხვი, როგორც წესი, აღინიშნება

+

ან

-

სიმბოლოებით, ჯერ იწერება სიმბოლო, შემდეგ მუხტის სიდიდე. ჟანგვის რიცხვს განსაზღვრავენ ასე:

ნაბიჯი

1.

ცალკეული ელემენტის ჟანგვის ხარისხი არის

0

ნაბიჯი

2.

ცალკეული ატომის მიერ წარმოქმნილი იონის ჟანგვის ხარისხი ტოლია მისი მუხტის.

ნაბიჯი

3.

ნაერთებში: ფტორს ენიჭება ჟანგვის ხარისხი

- 1

; ჟანგბადს, როგორც წესი,

- 2

(გამონაკლისია ზეჟანგური ნაერთები, სადაც მისი ჟანგვის ხარისხია

- 1

და ორელემენტიანი ნაერთები, სადაც მეორე ელემენტი ფტორია და ამიტომ ჟანგბადი დადებითია); წყალბადის ჟანგვის ხარისხი როგორც წესი

+ 1

-ია, გარდა იმ შემთხვევისა, როცა იგი იონის სახითაა (

H^{-}

), ამიტომ მე-

2

წესი მოქმედებს.

პეროქსიდი, ანუ ზეჟანგი, ნაერთია, რომელიც ჟანგბად-ჟანგბადის ერთმაგ ბმას შეიცავს. თუ ფორმულის მიხედვით ვერ ხვდებით, პეროქსიდია თუ არა ნივთიერება, ლუისის სტრუქტურის დახაზვა სცადეთ. ზოგადად, პეროქსიდები ძალიან გავრცელებული არაა, რადგან ჟანგბად-ჟანგბადის ბმა საკმაოდ სუსტი (და მაღალრეაქტიული) ერთმაგი ბმაა. შესაბამისად, არ გირჩევდით მათ გამოწვევას, თუ კარგი მიზეზი არ გაქვთ!

ნაბიჯი

4.

ნაერთებში ყველა დანარჩენ ატომს ისე ენიჭება ჟანგვის ხარისხი, რომ ყველა ატომის ჟანგვის რიცხვთა ჯამი საბოლოოდ ამ ნაერთის მუხტის ტოლი იყოს.

ჟანგვის ხარისხის განსაზღვრა $H_{2}$ ‍-სა და $H_{2} O$ ‍-ში

ამ მითითებებით ხელმძღვანელობისას, როგორც წესი, ვიწყებთ

1

წესით და ქვემოთ მოვყვებით ჩამონათვალს, ბოლომდე. ამ გზით, ჟანგვის ხარისხს ჯერ იმ ატომებისთვის განვსაზღვრავთ, რომლებიც უფრო ადვილია, და გამორიცხვის მეთოდს ვიყენებთ უფრო რთული შემთხვევებისთვის.

მაგალითი: რა არის წყალბადის ატომის ჟანგვის ხარისხი $H_{2}$ ‍-სა და $H_{2} O$ ‍-ში?

H_{2}

: ჯერ

1

-ლ წესს ვიყენებთ. რადგანაც

H_{2}

ელემენტურ მდგომარეობაშია, მისი ჟანგვითი რიცხვია

0

H_{2} O

1

-ლი და მე-

2

წესები ამ შემთხვევას არ ეხება, ამიტომ მათ ვტოვებთ. მე-

3

წესის მიხედვით წყალბადის ჟანგვითი რიცხვი, როგორც წესი

+ 1

-ია, გარდა ჰიდრიდებისა. აქ ჰიდრიდი არ გვაქვს, მაგრამ თუ მაინც ვერ ვხვდებით ზუსტად, ამ წყალბადის ჟანგვითი ხარისხი

+ 1

-ია თუ

- 1

, შეგვიძლია, მე-

4

წესი გამოვიყენოთ.

მე-

4

წესის თანახმად, ნაერთში ყველა ატომის ჟანგვითი რიცხვის ჯამი ამ ნაერთის მუხტის ტოლი უნდა იყოს. მე-

3

წესი კი გვაუწყებს, რომ ჟანგბადის ჟანგვის ხარისხი, როგორც წესი

- 2

-ია. წყალი ნეიტრალური მოლეკულაა, შესაბამისად, მისი ატომების ჟანგვის რიცხვთა ჯამი

0

უნდა იყოს. თუ გვეგონება, რომ წყალბადი ამ შემთხვევაში ჰიდრიდია და მას

- 1

ჟანგვით ხარიხსს მივანიჭებთ, ჯამი ასეთი იქნება:

(ჟანგვის ხარისხი O \times ატომთა რიცხვი O) + (ჟანგვის ხარისხიH \times ატომთა რიცხვი H) = (- 2 \times 1) + (- 1 \times 2) = - 4

ეს სწორი ვერ იქნება! ჯამი ნული უნდა იყოს. მოდით, ჩავთვალოთ, რომ წყალბადის ჟანგვის ხარისხი

+ 1

-ია. შედეგად მივიღებთ

(- 2 \times 1) + (+ 1 \times 2) = 0

, რაც სწორედ მოსალოდნელია ნეიტრალური მოლეკულისთვის. შესაბამისად, მე-

3

და მე-

4

წესების გამოყენებით,

H_{2} O

-ში წყალბადის ჟანგვის ხარისხი დავადგინეთ, რომ

+ 1

ყოფილა.

ცოდნის შემოწმება: რამდენია გოგირდის ჟანგვის ხარისხი სულფატის იონში, ანუ ${SO}_{4}^{2 -}$ ‍-ში?

წესებს უცებ რომ ჩავავლოთ თვალი, ვნახავთ, რომ მათში გოგირდის ჟანგვის ხარისხი მოცემული არაა. ეს ნიშნავს, რომ მე-

3

და მე-

4

წესების გამოყენება მოგვიწევს პასუხის საპოვნელად.

მე-

3

წესის მიხედვით, ჟანგბადის ჟანგვის ხარისხი

- 2

-ია. გოგირდის ჟანგვის ხარისხის დასადგენად კი მე-

4

წესის გამოყენება შეგვიძლია:

\begin{aligned} {ჯამური მუხტი SO}_{4}^{2 -} & = (ჟანგვითი ხარისხი O \times 4) + ჟანგვითი ხარისხი S \\ - 2 & = (- 2 \times 4) + ჟანგვითი ხარისხი S \\ - 2 & = - 8 + ჟანგვითი ხარისხი S \end{aligned}

გოგირდის ჟანგვის ხარისხის დასადგენად განტოლების ამოხსნით ვიღებთ:

S-ის ჟანგვის ხარისხი {SO}_{4}^{2 -} ი ო ნ შ ი = + 6

ჟანგვის ხარისხის გამოყენება: ჟანგვა და აღდგენა

ახლა შეგვიძლია, ინსტრუქციებს მივყვეთ, ჟანგვის ხარისხის გამოსათვლელად. ეს კი მაგარია, მაგრამ რაში გვჭირდება ეს ჟანგვითი რიცხვები? ბოლოს და ბოლოს, ისინი, ფაქტობრივად, წარმოსახვითია!

სუფთა მეტალური მაგნიუმის დაწვისას იგი იჟანგება და მაგნიუმის ოქსიდს წარმოქმნის ფოტოს წყარო Wikimedia Commons, CC BY-SA 3,0

ქიმიკოსებს, ძირითადად, ელექტრონების ბედი აინტერესებთ, რადგან გვინდა, ვიცოდეთ, როდის გადაიტანება ელექტრონები ერთი ატომიდან მეორეზე. ზედა მაგალითში ვხედავთ, რომ წყალბადის ჟანგვის ხარისხი

H_{2}

-ში განსხვავდება

H_{2} O

-ში არსებულისგან. თუ ამ ორ შემთხვევაში შევადარებთ ჟანგვის ხარისხს, ქიმიკოსი დაასკვნიდა, რომ წყალბადს წყალში უფრო ცოტა ელექტრონი აქვს, ვიდრე ელემენტურ მდგომარეობაში.

ეს არის წყლის წარმოქმნის რეაქცია წყალბადისა და ჟანგბადის აირებისგან:

2 H_{2} (ა ი რ) + O_{2} (ა ი რ) \to 2 H_{2} O (თ ხ)

ვხედავთ, რომ ამ რეაქციას მხოლოდ ქიმიური ბმების გაწყვეტა და ახლების წარმოქმნა კი არა, ელექტრონების დაკარგვაც ახლავს

H_{2}

-ის მხრიდან. ქიმიკოსებს ელექტრონების შეძენისა და დაკარგვის აღსანიშნავად სპეციალური ტერმინები აქვთ:

ატომის მიერ ერთი ან მეტი ელექტრონის დაკარგვას ჰქვია დაჟანგვა. როცა ელემენტის ჟანგვის ხარისხი იზრდება, ეს ნიშნავს, რომ მან ელექტრონები დაკარგა, ანუ გასცა, და იგი დაიჟანგა. ზედა რეაქციაში

H_{2}

იჟანგება, რადგანაც იგი ელექტრონებს კარგავს

H_{2} O

-ის წარმოქმნისას. ეს მოვლენა ჟანგვის ხარისხების შედარებითაც თვალსაჩინოა:

0

იცვლება

+ 1

-ით, რადგანაც წყალბადის ატომი უარყოფითი მუხტის მქონე ელექტრონს კარგავს, მისი ჟანგვის ხარისხი (რიცხვი) იზრდება.

აღდგენა ნიშნავს ერთი ან მეტი ელექტრონის შეძენას, მიერთებას ატომის მიერ. როცა ელემენტის ჟანგვითი რიცხვი მცირდება, ესე იგი მან ელექტრონები შეიძნა და აღდგა. წყლის წარმომქმნელ რეაქციაში

O_{2}

აღდგა, რადგან ჟანგბადის ატომების ჟანგვითი ხარისხი შემცირდა

0

-დან

- 2

-მდე,

2

უარყოფითად დამუხტული ელექტრონის მიერთების გამო.

ჟანგვისა და აღდგენის განმარტებების დამახსოვრების იოლი გზებიც არსებობს. მაგალითად:

1.

ჟანგვა არის კარგვა. მიღება არის აღდგენა .

2.

გასცა - დაიჟანგა . მიიღო - აღდგა .

ტერმინი მჟანგავი ნივთიერება/აგენტი და აღმდგენი ნივთიერება/აგენტი სწორედ ჟანგვასა და აღდგენას უკავშირდება.

აღმდგენია ნივთიერება, რომელიც გასცემს ელექტრონებს და თავად იჟანგება, სხვას კი - აღადგენს. ამ მაგალითში

H_{2}

აღმდგენია, რადგანაც იგი იჟანგება და

O_{2}

-ს აღადგენს.

მჟანგავია (ანუ ოქსიდანტია) ნივთიერება, რომელიც იღებს ელექტრონებს და აღდგება, სხვას კი - ჟანგავს. ამ მაგალითში

O_{2}

-ია მჟანგავი, რადგან იგი ჟანგავს

H_{2}

-ს (აღმდგენს).

მეტი მაგალითებისთვის იხილეთ ეს ვიდეო ჟანგვა-აღდგენაზე, და ეს ვიდეო მჟანგავ და აღმდგენ ნივთიერებებზე.

ჟანგვის ხარისხი და ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები

ქიმიურ რეაქციებს, რომლებსაც თან ახლავს ელექტრონების ერთი ატომიდან მეორეზე გადატანა, ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები ეწოდება. ჟანგვის ხარისხის ცვლილება იმის მანიშნებელია, რომ ელექტრონის გადატანა მოხდა. ყველა ჟანგვა-აღდგენის რეაქციაში ხდება ჟანგვაცა და აღდგენაც, ერთდროულად.

ჟანგვა-აღდგენითს მიეკუთვნება ბევრი სახის რეაქცია, მაგალითად წვა, ერთჩანაცვლება, სინთეზისა და დეკომპოზიციის ზოგი რეაქცია. ჟანგვის ხარისხი და ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები საკმაოდ მნიშვნელოვანი ცნებებია უფრო რთულ ქიმიაში, ისევე, როგორც ბიოქიმიაში, ელექტროქიმიაში, ორგანულ, არაორგანულ ქიმიაში და არა მარტო. ჟანგვა-აღდგენით რეაქციებს უფრო დეტალურად აღარ განვიხილავთ ამ სტატიაში, მაგრამ გახსოვდეთ, რომ ჟანგვის ხარისხებთან გაშინაურება აუცილებლად გამოგადგებათ!

შეჯამება

ჟანგვის ხარისხის ცნებას ქიმიკოსები იმის აღსაწერად იყენებენ, თუ რა ბედი ეწევათ ნაერთის ელექტრონებს რეაქციაში. რომელიმე ნაერთის ატომთა ჟანგვის ხარისხების დასადგენად სპეციალური წესები შეგვიძლია, გამოვიყენოთ. ჟანგვის ხარისხის ცვლილება რეაქციაში მიგვანიშნებს, რომ ელექტრონის გადატანა მოხდა. ასეთ რეაქციებს ჟანგვა-აღდგენითი ეწოდება და ისინი აუცილებლად მოიცავს ორივეს, აღდგენას (ელექტრონის შეძენას) და ჟანგვას (ელექტრონის გაცემას). ნივთიერება, რომელიც თავად აღდგება და სხვას ჟანგავს, მჟანგავია. ნივთიერება, რომელიც თავად იჟანგება და სხვას აღადგენს - აღმდგენი.

წყარო:

ეს სტატია ადაპტირებულია შემდეგი სტატიებიდან:

„ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები“, წყარო: Beginning Chemistry, CC-BY-NC-SA 3,0
„ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები“. წყარო: UC Davis ChemWiki, CC-BY-NC-SA 3,0

სტატია ვრცელდება ლიცენზიით: CC-BY-NC-SA 4,0.

დამატებითი ბიბლიოგრაფია:

Kotz, J. C., Treichel, P. M., Townsend, J. R., and Treichel, D. A. (2015). Oxidation-Reduction Reactions. In Chemistry and Chemical Reactivity, Instructor's Edition (9th ed., pp. 125-131). Stamford, CT: Cengage Learning.

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

შესვლა

დავალაგოთ:

პოსტები ჯერ არ არის.

გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.

ქიმია

კურსი: ქიმია > თემა 2

რა არის ჟანგვის რიცხვი?

ჟანგვის რიცხვის განსაზღვრა

ჟანგვის ხარისხის განსაზღვრა H2‍ -სა და H2O‍ -ში

ჟანგვის ხარისხის გამოყენება: ჟანგვა და აღდგენა

ჟანგვის ხარისხი და ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები

შეჯამება

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

ჟანგვის ხარისხის განსაზღვრა $H_{2}$ ‍-სა და $H_{2} O$ ‍-ში