التنبؤ بالتفاعلات




التنبؤ بالتفاعلات

يمكن التنبؤ بإمكانية حدوث تفاعلات التأكسد والاختزال عن طريق حساب (E0) للتفاعل:

فإذا كانت قيمــة E0 موجبة دل ذلك على إمكانية حدوث التفاعل تلقائياً. أما إذا كانت قيمة (E0) سالبة فالتفاعل لا يحدث تلقائياً، ويمكن حدوثه إذا أعطي طاقة تزيد عن قيمة (E0) المحسوبة.

 

مثال (1):

وضح مدى إمكانية حدوث التفاعل التالي في الظروف المعيارية:

Br2  +  2Cl-  →  2Br -  +  Cl2

علماً بأن:

Cl2   + 2e-  2Cl-           E0 = +1,36 فولت

Br2   + 2e-  2Br-           E0 = +1,09 فولت

 

الحل:

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن الكلور تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (البروم) - E0 اختزال (الكلور)

E0 للتفاعل = (+1,09) ـ (+1,36) = -0,27 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة سالبة فهذا يعني أن التفاعل لا يحدث بشكل تلقائي، أي لا يمكن تحضير Cl2 بأكسدة أيونات (Cl-) بوساطة البروم (Br2).

 

مثال (2):

هل يستطيع الحديد (Fe) اختزال أيون الحديد (Fe3+) إلى (Fe2+) وفق المعادلة التالية:

Fe  +  2Fe3+    3Fe2+  

علماً بأن:                                

Fe3+ + e-  → Fe2+                                 E0  = +0,77 فولت

  Fe2+ + 2e- →   Fe                             E0  = -0,44 فولت

 

الحل:

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن الحديد (Fe) تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (Fe+3) - E0 اختزال (Fe)

E0 للتفاعل = (+0,77) ـ (-0,44) = +1,21 فولت

بما أن قيمة E0 للتفاعل موجبة، فالتفاعل قابل للحدوث.

 

مثال (3):

هل يمكن تحضير (I2) بأكسدة أيونات (I-) بوساطة (Cl2) كعامل مؤكسد؟

علماً بأن:                                

Cl2   + 2e-  2Cl-           E0 = +1,36 فولت

I2   + 2e-  2I-           E0 = +0,54 فولت

الحل:

بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

I-  → I2    Cl+  

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن اليود تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (الكلور) - E0 اختزال (اليود)

E0 للتفاعل = (+1,36) ـ (+0,54) = +0,82 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة موجبة فهذا يعني أن التفاعل يحدث بصورة تلقائية.

 

مثال (4):

هل يمكن حفظ محلول كبريتات الكوبالت في وعاء من القصدير؟

علماً بأن:                                

Co   →    Co2+  +  2e-                         E0 = -0,28 فولت

Sn     Sn2+  +  2e-                          E0 = -0,14 فولت

 

الحل:

بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

CoSO4 + Sn → ??    

وهذا من نوع تفاعلات الإحلال الأحادي، وعليه يمكن إكمال التفاعل على النحو التالي:

 SnSO4 + Co     Sn + CoSO4

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن القصدير تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (الكوبالت) - E0 اختزال (القصدير)

E0 للتفاعل = (-0,28) ـ (-0,14) = -0,14 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة سالبة فهذا يعني أن التفاعل لا يحدث بصورة تلقائية؛ إذاً يمكن حفظ المحلول.

 

مثال (5):

هل يمكن تحريك محلول كبريتات النحاس بملعقة من النيكل؟

علماً بأن:                                

Cu     Cu2+  +  2e-                                   E0 = +0,34 فولت

Ni     Ni2+  +  2e-                                     E0 = -0,23 فولت

 

الحل:

بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

CuSO4 + Ni  →  ??    

وهذا من نوع تفاعلات الإحلال الأحادي، وعليه يمكن إكمال التفاعل على النحو التالي:

NiSO4 + Cu    Ni + CuSO4

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن النيكل تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (النحاس) - E0 اختزال (النيكل)

E0 للتفاعل = (+0,34) ـ (-0,23) = +0,57 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة موجبة فهذا يعني أن التفاعل يحدث بصورة تلقائية؛ إذاً لا يمكن تحريك المحلول.

 

مثال (6):

في أي الوعائين يمكن حفظ محلول كبريتات القصدير: وعاء من الكوبالت أم وعاء من الفضة؟

علماً بأن:                                

Co→    Co2+  +  2e-                          E0 = -0,28 فولت

 Sn   Sn2+  +  2e-                            E0 = -0,14 فولت

 Ag   Ag+  +  e-                               E0 = +0,80 فولت

 

الحل:

أولاً: (وعاء الكوبالت) بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

SnSO4 + Co  → ??    

وهذا من نوع تفاعلات الإحلال الأحادي، وعليه يمكن إكمال التفاعل على النحو التالي:

SnSO4 + Co    Sn + CoSO4

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن الكوبالت تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (القصدير) - E0 اختزال (الكوبالت)

E0 للتفاعل = (-0,14) ـ (-0,28) = +0,14 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة موجبة فهذا يعني أن التفاعل يحدث بصورة تلقائية؛ إذاً لا يمكن حفظ المحلول.

 

ثانياً: (وعاء الفضة) بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

SnSO4 + Ag → ??    

وهذا من نوع تفاعلات الإحلال الأحادي، وعليه يمكن إكمال التفاعل على النحو التالي:

 Ag2SO4 + Sn    SnSO4 + 2Ag 

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن الفضة تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (القصدير) - E0 اختزال (الفضة)

E0 للتفاعل = (-0,14) ـ (+0,80) = -0,94 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة سالبة فهذا يعني أن التفاعل لا يحدث بصورة تلقائية؛ إذاً يمكن حفظ المحلول.

 

مثال (7):

هل يتفاعل سلك من النحاس مع محلول حمض الهيدروكلوريك HCl المخفف؟

علماً بأن:                                

 Cu     Cu2+  +  2e-                          E0 = +0,34 فولت

 

الحل:

بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

Cu + HCl  → ??    

وهذا من نوع تفاعلات الإحلال الأحادي، وعليه يمكن إكمال التفاعل على النحو التالي:

CuCl2 + H2    Cu + 2HCl 

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن النحاس تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (الهيدروجين) - E0 اختزال (النحاس)

E0 للتفاعل = (صفر) ـ (+0,34) = -0,34 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة سالبة فهذا يعني أن التفاعل لا يحدث بصورة تلقائية.

 

مثال (8):

هل تذوب قطعة من الخارصين مع محلول حمض الهيدروكلوريك HCl المخفف؟

علماً بأن:                                

 Zn     Zn2+  +  2e-                           E0 = -0,76 فولت

 

الحل:

بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

Zn + HCl → ??    

وهذا من نوع تفاعلات الإحلال الأحادي، وعليه يمكن إكمال التفاعل على النحو التالي:

ZnCl2 + H2     Zn + 2HCl 

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن الخارصين تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (الهيدروجين) - E0 اختزال (الخارصين)

E0 للتفاعل = (صفر) ـ (-0,76) = +0,76 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة موجبة فهذا يعني أن التفاعل يحدث بصورة تلقائية.

 

مثال (9):

هل يمكن لأيونات الكادميوم Cd2+ أن تؤكسد ذرات الرصاص Pb ؟

علماً بأن:                                

 Cd     Cd2+  +  2e-                         E0 = -0,40 فولت

Pb  →    Pb2+  +  2e-                          E0 = -0,13 فولت

 

الحل:

بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

Cd2+ + Pb  →  ??    

ويمكن إكمال التفاعل بتحويل الأيونات إلى ذرات، والذرات إلى أيونات على النحو التالي:

 Pb2+ + Cd    Pb + Cd2+

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن الرصاص تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (الكادميوم) - E0 اختزال (الرصاص)

E0 للتفاعل = (-0,40) ـ (-0,13) = -0,27 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة سالبة فهذا يعني أن التفاعل لا يحدث بصورة تلقائية.

 

مثال (10):

هل يمكن لذرات الحديد Fe أن تختزل أيونات الزئبق Hg2+ ؟

علماً بأن:                                

Fe  →    Fe2+  +  2e-                            E0 = -0,44 فولت

 Hg     Hg2+  +  2e-                         E0 = +0,85 فولت

 

الحل:

بكتابة معادلة مبدئية من نص السؤال:

Fe + Hg2+ →  ??   

ويمكن إكمال التفاعل بتحويل الأيونات إلى ذرات، والذرات إلى أيونات على النحو التالي:

Hg + Fe2+    Hg2+ + Fe 

نلاحظ من التفاعل المراد التنبؤ بحدوثه أن الحديد تأكسد (مصعد)، ويحسب (E0) للتفاعل كالتالي:

E0 للتفاعل = E0 اختزال (المهبط) - E0 اختزال (المصعد)

E0 للتفاعل = E0 اختزال (الزئبق) - E0 اختزال (الحديد)

E0 للتفاعل = (+0,85) ـ (-0,44) = +1,29 فولت

وبما أن (E0) للتفاعل له قيمة موجبة فهذا يعني أن التفاعل يحدث بصورة تلقائية.

 


التاريخ : 31 / 03 / 2018

التعليقات

عذرا يجب عليك تسجيل الدخول الى الموقع لكي تتمكن من اضافة تعليق

محتويات متعلقة