ТотыҒу-тотыҚсыздану реакциялары

Заттардың құрамындағы атомдардың тотығу дәрежелері өзгере жүретін реакциялар тотығу-тотықсыздану реакциялары (ТТР) деп аталады. Мұндай реакциялар, міндетті түрде, тотығу мен тотықсыздану процестерінен құралады және тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың қатысуымен орындалады.

Реакция барысында электрондарын беретін атомдар, иондар және молекулалар тотықсыздандырғыш, ал электрондарды қосып алатын бөлшектер тотықтырғыш болып есептеледі.

Реакция барысында электрондардың берілуі тотығуға, ал электрондардың қосып алынуы тотықсыздануға жатады. Сол себепті тотығу-тотықсыздану реакцияларының нәтижесінде тотықсыздандырғыш электрондарын беріп, тотығады, ал тотықтырғыш электрондарды қосып алып, тотықсызданады.

Тотықсыздандырғыш Тотықтырғыш

тотығады. - nе ↔ тотықсызданады.

Электрондардың тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа тасымалдануы барысында белгілі бір атомның, молекуланың немесе ионның тотығу дәрежесі өзгереді және тотығатын заттың тотығу дәрежесі жоғарылайды, ал тотықсызданатын заттікі - төмендейді.

Тотығу-тотықсыздану реакциялары үшке бөлінеді: молекулааралық, молекулаішілік, диспропорция.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларын құрастыру және

Теңестіру

Тотығу-тотықсыздану реакцияларын теңестңрудің екі тәсілі бар, электронды баланс жене ионды-электронды тәсілдері. Екі тәсілдің де негізі бірдей: ол - тотығу-тотықсыздану процесінде тотықсыздандырғыш берген электрон-дардың саны тотықтырғыш қосып алған электрондар санына тең болуы шарт.

Ең әуелі электронды баланс тәсілі бойынша мынадай реакцияны теңестіріп көрейік.

Na₂SО₃+KMnО₄+H₂SО₄ → Na₂SО₄ + MnSО₄ + K₂SО₄ + H₂О

Реакция кезінде тотығу дәрежсі өзгеретін элементтерді тауып, олардың үстіне жазамыз:

+4 +7 +6 +2

Na₂SО₃ + KMnО₄+H₂SО₄ → Na₂SО₄ + MnSО₄ + K₂SО₄ + H₂О

тотықсыздан- тотықтырғыш

дырғыш

S⁺⁴ - 2е = S⁺⁶

Мn⁺⁷ + 5е = Мn⁺²

Тотығу және тотықсыздану процесіне қатысушы заттардың коэффициенттері электрондык баланс тәсілінің шарты бойынша тотықсыздандырғыш берген, тотықтырғыш қосып алған электрондар санына тең болады:

5 S⁺⁴ - 2е = S⁺⁶

2 Мn⁺⁷ + 5е = Мn⁺²

Қысқартылған теңдеуден соң, реакцияның молекулярлық теңдеуін жазамыз.

5Na₂SО₃ + 2KMnО₄ + 3H₂SО₄ → 5Na₂SО₄ + 2MnSО₄ + K₂SО₄ + 3H₂О

Осы келтірілген реакцияның теңдеуін енді ионды-электронды тәсіл бойынша қайта теңестіріп көрейік. Ол үшін реакцияға қатысатын, яғни тотығып, тотықсызданатын не байланысатын бөлшектерді ғана қалдырып, реакцияның иондык теңдеуін жазайық:

SО₃^2- + MnО₄^- + Н⁺ → SО₄^2- +Мn²⁺ + Н₂О

Тотығу және тотықсыздану реакцияларының жартылай иондық теңдеулері түрінде жазамыз:

5 SО₃^2- + Н₂О -2е = SО₄^2- + 2Н⁺

2 MnО₄^- + 8Н⁺ + 5е = Mn²⁺ + 4Н₂О

Соңғы теңдеуде MnО₄^- анионындағы 4 оттек атомын байланыстыру үшін 8Н⁺ керектігін бірдей ecкерiп жазамыз. Табылған коэффиценттерге теңдеулердің оң жағы мен сол жағын көбейтіп қоссақ, иондық теңдеудің теңескен түpi шығады:

5Na₂SО₃ + 2KMnО₄ + 3H₂SО₄ → 5Na₂SО₄ + 2MnSО₄ + K₂SО₄ + 3H₂О

Тотығу-тотықсыздану процестері табиғат пен ағзаларда мынадай қызметтер атқарады:

1. Жанды ағзалардағы зат және энергия алмасу.

2. Табиғаттағы шіру және ашу.

3. Жасыл өсімдіктердегі фотосинтез реакциясы.

4. Адамдар мен жануарлардың жүйке қызметі.

Тотығу-тотықсыздану реакциялары,әсіресе, жанды ағзалар үшін оларда жүретін зат және энергия алмасу процестерінде маңызды орын алады. Бұл алмасу екі бөліктен тұрады:

1. Күрделі органикалық заттардың қорекпен қабылданатын заттардан синтезделуі немесе пластикалық процестер (анаболикалық немесе ассимиляция).

2. Күрделі органикалық заттардың қарапайымдау заттарға дейін ыдырауы немесе энергетикалық процестер (катаболикалық немесе диссимиляция).

ТТР анаболикалық та, катаболикалық та процестердің қажетті буыны болып табылады, бірақ олар жанды ағзалар үшін энергия көзі ретінде қажет. Аэробты жағдайларда (ауа оттегісінің тотықтырғыш атмосферасында) тіршілік жасайтын ағзалар аталған энергияны жасушалар мен ұлпаларда жүретін тыныс алу процесінің барысында алады. Оның негізін мына тотығу-тотықсыздану реакциясы құрайды:

О₂ + 4Н⁺ + 4 е → 2 Н₂О

Бұл реакция биологиялық жүйелерде сатылап, ферменттердің қатысуымен жүреді.

Метаболизм барысында жанды ағзаларда пайда болатын кейбір уытты заттар ТТР-ның көмегімен ыдырайды. Атап айтқанда, ағза осындай әдіспен сутегі пероксидінің зиянды әсерінен арылады:

каталаза

2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂

Фармпрепараттардың әсерлері, көптеген жағдайларда, тотығу-тотықсыздану реакцияларымен түсіндіріледі. Көптеген антисептиктер, микробқа қарсы және залалсыздандырушы заттар, мысалы, І₂, KMnO₄, Н₂О₂, мыстың, күмістің, сынаптың тұздары күшті тотықтырғыштарға жатады. Na₂S₂O₃ қосылысының антидот ретінде, уытты заттарға қарсы қолданылуы оның әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш қасиеттерімен тығыз байланысты. Кейбір дәрілік препараттардың сақталуына қойылатын талап олардың тотығу-тотықсыздану қасиеттеріне байланысты,мысалы, KMnO₄ және Na₂S₂O₃, КІ және NaNO₂, Н₂О₂ және иодидтерді бірге сақтауға болмайды, себебі олар өзара әрекеттесуі мүмкін.