Електрон - це елементарні частинки, що володіють негативним зарядом. Вони відіграють найважливішу роль в хімічних реакціях, так як беруть участь в обміні і передачі енергії між атомами. Одним із способів прояву цієї активності є процес окислення і відновлення.
Окиснення - це процес, при якому атом або іон втрачає один або кілька електронів. В результаті окислення атом стає позитивно зарядженим. Відновлення, навпаки, відбувається, коли атом або іон отримує один або кілька електронів і отримує негативний заряд.
Розглянемо конкретний приклад перетворення міді (Cu) з нульового окислювального ступеня в двовалентний іоноелектричний стан (Cu2+). У початковому стані атом міді має нейтральний заряд і нуль валентність. Для утворення іона з зарядом 2 + атом повинен віддати два електрона.
При перетворенні атома cu 0 в Cu +
У процесі перетворення атома міді Cu 0 в іон міді Cu + , відбувається втрата одного електрона.
Електронний конфігурація атома міді Cu 0 - [Ar] 3D 10 4S 1, тобто атом має 1 Зовнішній Електрон у S-орбіталі.
При окисленні атома міді Cu 0 в іон міді Cu + , цей зовнішній електрон віддається, утворюючи іон з наступною електронною конфігурацією: [Ar] 3d 10 .
Таким чином , при перетворенні атома міді Cu 0 в іон міді Cu+, віддається 1 електрон.
При перетворенні атома Cu0 в Cu2+
При перетворенні атома міді (Cu) з нейтрального стану Cu0 в іон Cu2+, два електрони віддаються атомом. Це відбувається в результаті окислення міді, при якому дві зовнішні електронні оболонки позбавляються по одному електрону кожна. Таким чином, нейтральний атом міді стає позитивно зарядженим іоном міді Cu2+.
Кількість відданих електронів
- Атом міді (Cu0) при перетворенні в іон міді (Cu2+) віддає два електрони.
Фактори, що впливають на віддачу електронів
Віддача електронів атомами може бути викликана різними факторами. Деякі з них включають наступні:
| Фактор | Вплив на віддачу електронів |
|---|---|
| Електронегативність атома | Атоми з вищою електронегативністю мають більшу тенденцію приймати електрони, тому віддадуть менше електронів. |
| Окислювальні властивості атома | Атоми, які мають більш високі окислювальні властивості, можуть набувати електрони і віддавати їх іншим атомам. |
| Розмір атома | Більші атоми мають більше електронів у зовнішній електронній оболонці і, отже, можуть віддавати більше електронів. |
| Тип хімічного зв'язку | У ковалентних зв'язках атоми обмінюють електрони, в іонних зв'язках один атом повністю віддає електрон іншому. |
| Зовнішня електронна оболонка | Чим менше електронів у зовнішній оболонці атома, тим простіше йому звільнити електрони і віддати їх. |
Всі ці фактори впливають на процес віддачі електронів атомами і можуть пояснити відмінності в кількості відданих електронів при перетвореннях хімічних елементів, таких як Cu0 в Cu2+.
Результати експериментів
В ході проведених експериментів були отримані наступні результати:
| Початковий стан | Кінцевий стан | Кількість відданих електронів |
|---|---|---|
| Cu 0 | Cu 2+ | 2 |
В результаті даного перетворення атом міді Cu 0 віддає 2 електрона, і перетворюється в позитивно заряджений іон міді Cu 2+ .
Відмінності між Cu + та Cu2+
Cu2+ - іон міді із зарядом + 2. Це означає, що атом міді віддав два електрони, щоб стати позитивно зарядженим. Іон Cu2 + має 27 електронів, атомне ядро містить 29 протонів і 28 нейтронів.
Таким чином, основна відмінність між Cu+ і Cu2+ полягає в кількості відданих електронів. Cu+ віддав один електрон, а Cu2 + віддав два електрони.
Кількість відданих електронів
В даному перетворенні Cu0 → Cu2 атом міді Cu віддає два електрона. Перед перетворенням у атома міді не було заряду, його валентність дорівнювала нулю, тому атом міді спочатку містив 29 електронів. Після перетворення атом міді стає Cu2+, тобто позитивно зарядженим і отримує валентність + 2. Отже, він втрачає два електрони, а в підсумку кількість відданих електронів дорівнює 2.
Хімічна реакція
У наведеному прикладі перетворення міді, атоми міді переходять з нульового окисного стану в стан з двома позитивними зарядами. У такому процесі два електрони віддаються атому міді, що призводить до зміни його окисного стану.
Описуючи хімічні реакції, зазвичай використовують хімічні формули та рівняння, щоб показати, які речовини відновлюються або окислюються в процесі реакції. Кожна хімічна реакція має свій власний набір початкових і кінцевих речовин, а також коефіцієнти реакції, які показують відношення кількості речовини, що бере участь у реакції.
Хімічні реакції мають велике значення для розуміння багатьох процесів, що відбуваються в природі та промислових процесах. Завдяки хімічним реакціям ми можемо створювати нові речовини, отримувати енергію, а також вивчати і модифікувати властивості різних матеріалів. Вивчення хімічних реакцій дозволяє прогнозувати результати реакцій, оптимізувати процеси та створювати нові матеріали та сполуки.