1. Химическая реакция инициируется активными частицами реагентов, отличными от насыщенных молекул: радикалами, ионами, координационно ненасыщенными соединениями. Реакционная исходных веществ определяется наличием в их составе этих активных частиц.
Химия выделяет три основных фактора, влияющих на химическую реакцию:
температура; катализатор (если нужен); природа реагирующих веществ.Из них важнейшим является последний. Именно природа вещества определяет его образовывать те или иные активные частицы. А стимулы лишь осуществиться этому процессу.
2. Активные частицы находятся в термодинамическом равновесии с исходными насыщенными молекулами.
3. Активные частицы взаимодействуют с исходными молекулами по цепному механизму.
4. Взаимодействие между активной частицей и молекулой реагента происходит в три стадии: ассоциации, электронной изомеризации и диссоциации.
На первой стадии протекания химической реакции - стадии ассоциации активная частица присоединяется к насыщенной молекуле другого реагента с химических связей, которые слабее, чем ковалентные. Ассоциат может быть образован с ван-дер-ваальсовой, водородной, донорно-акцепторной и динамической связи.
На второй стадии протекания химической реакции - стадии электронной изомеризации происходит важнейший процесс - преобразование сильной ковалентной связи в исходной молекуле реагента в более слабую: водородную, донорно-акцепторную, динамическую, а то и ван-дер-ваальсовую.
5. Третья стадия взаимодействия между активной частицей и молекулой реагента - диссоциация изомеризованного ассоциата с образованием конечного продукта реакции - является лимитирующей и самой медленной стадией всего процесса.
Великая «хитрость» химической природы веществИменно эта стадия определяет общие энергетические затраты на весь трехстадийный процесс протекания химической реакции. И здесь заключена великая «хитрость» химической природы веществ. Самый энергозатратный процесс - разрыв ковалентной связи в реагенте - произошел легко и изящно, практически не заметно во времени по сравнению с третьей, лимитирующей стадией реакции. В нашем примере так легко и непринужденно связь в молекуле водорода с энергией 430 кДж/моль преобразовалась в ван-дер-ваальсовую с энергией в 20 кДж/моль. И все энергозатраты реакции свелись к разрыву этой слабой ван-дер-ваальсовой связи. Вот почему энергетические затраты, необходимые для разрыва ковалентной связи химическим путем, значительно меньше затрат на термическое разрушение этой связи.
Таким образом, теория элементарных взаимодействий наделяет строгим физическим смыслом понятие «энергия активации». Это энергия, необходимая для разрыва соответствующей химической связи в ассоциате, образование которого предшествует получению конечного продукта химической реакции.
6. Не зависимо от инициирования реакции (температура, катализатор, излучение, растворитель и т.п.) в основе протекания химической реакции лежит одно и то же явление: образование химически активных частиц.
Мы еще раз подчеркиваем единство химической природы вещества. Оно может вступить в реакцию лишь в одном случае: при появлении активной частицы. А температура, катализатор и другие факторы, при всем их физическом различии, играют одинаковую роль: инициатора.
Пишем реакцию:
Na₂SO₃ + KMnO₄ + KOH → Na₂SO₄ + K₂MnO₄ + H₂O
Расставляем степени окисления (если сразу трудно найти те, кто меняют их, то расставляем у всех, с опытом можно сразу предугадывать у кого расставлять):
Na₂⁺S⁺⁴O₃⁻² + K⁺Mn⁺⁷O⁻²₄ + K⁺O⁻²H⁺ → Na₂⁺S⁺⁶O₄⁻² + K₂⁺Mn⁺⁶O₄⁻² + H₂⁺O⁻²
Я выделил те элементы, которые меняют степени окисления в ходе реакции: сера из +4 переходит в +6; марганец из +7 в +6. Теперь составим электронный баланс, можно 2-мя через элементы и через ионы.
Простой через элементы): пишем элементы, как реакцию. Чтобы определить число электронов нужно поставить такое число, чтобы степень окисления справа перешла влево.
S⁺⁴ - 2e → S⁺⁶
Т.е. от +6 нужно вычесть 2 электрона (е), чтобы получить +4. Т.к. электроны отнимаются, то этот элемент (соединение) - восстановитель, а процесс наоборот - окисление.
Mn⁺⁷ + 1e → Mn⁺⁶
Чтобы от +6 перейти в +7 нужно прибавить 1 электрон. Принятие электронов говорит о том, что этот элемент (соединение) окислитель, а процесс называется восстановлением.
Далее работаем с числом электронов. Для нахождения коэффициентов нужно просто поставить эти числа крест-накрест (в некоторых случаях их можно сократить, но в данном случае не нужно:
S⁺⁴ - 2e → S⁺⁶ | 1 - восстановитель (окисление)
Mn⁺⁷ + 1e → Mn⁺⁶ | 2 - окислитель (восстановление)
Теперь, когда коэффициенты известны, можно их расставлять. Иногда они не очень особенно с первого составления электронного баланса, но иногда дают намек.
Расставляем коэффициенты 2 у соединений с Mn⁺⁷ и Mn⁺⁶. Далее проверяем нужны ли еще где-нибудь коэффициенты и готово:
Na₂SO₃ + 2KMnO₄ + 2KOH → Na₂SO₄ + 2K₂MnO₄ + H₂O
1.
2HgO →(t°) 2Hg + O2↑ (Лабораторный метод получения кислорода.)
2Ba + O2 →(t°) 2BaO
2.
2KClO3 →(t°) 2KCl + 3O2↑ (Лабораторный метод получения кислорода.)
4Li + O2 →(t°) 2Li2O (Окрашивание пламени - качественная реакция на соединения лития. Пламя имеет карминно-красный цвет.)
3.
2H2O → (KOH, электролиз) 2H2↑ + O2↑(промышленный получения водорода.)
4As + 3O2 →(t°) 2As2O3
Объяснение: