Окислительно-восстановительная реакция
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
?м отношении к количеству тепла, при соединении элементов выделяющегося, а образование всяких химических соединений можно разделить на эндотермические, происходящие с поглощением тепла, и экзотермические, при совершении которых тепло выделяется. Взаимное сродство элементов в эндотермических соединениях столь слабо, что требуется помощь посторонней энергии, поглощенной при реакции образования, для того, чтобы удержать элементы в соединении и то столь непрочном, что легкого нагревания, удара, иногда даже прикосновения достаточно, чтобы соединение распалось. Сюда принадлежит целый ряд взрывчатых веществ. При распадении некоторых из них происходит В. металлов или других элементов, выделяющихся в свободном виде; таковы, напр., гремучее серебро и пр.
Для восстановления металлов из обычных экзотермических присоединений требуется или такой сильный источник энергии, как электрический ток при выделении и очищении многих металлов, напр., алюминия, меди, никеля, олова, серебра, золота.
В металлургии и химической практике, однако, до сих пор В. чаще производится с помощью различных восстановителей, реагентов, имеющих большое сродство к кислороду, хлору, сере и пр. и потому в надлежащих условиях способных отнимать эти элементы от восстановляемого металла. Когда, напр., через накаленную окись меди пропускается водород, он соединяется с кислородом окиси меди, образуя воду и вытесняя медь в свободном состоянии:
CuO + H 2 = Cu + H2 O
Водород обладает большим сродством к кислороду, чем медь, и соответственно этому при соединении с кислородом выделяет больше тепла: 2 вес. части водорода, соединяясь с 16 вес. част. кислорода для образования водяного пара, выделяют 60 тыс. ед. тепла, или бол. калорий, а 63 вес. части меди при соединении с тем же количеством кислорода выделяют 37 К. Реакция восстановления окиси меди водородом дает разность тепла (около 20 К), т. е. будет экзотермическая и, раз начавшись, продолжается сама собой (главные численные данные см. Термохимия и Сродство).
Самым древним и распространенным в практике восстановителем при добывании металлов из кислородных соединений вообще или руд является уголь. Природные руды металлов часто бывают окислами, и их требуется восстановить до металла. Для этого они смешиваются с углем и накаливаются в тиглях, муфелях , выделяется, а восстановленный металл остается в виде порошка, зерен, или собирается на дне тигля, печи в виде королька (т. е. большой сплавленной и застывшей капли металла) или одного большего цельного куска. Реакцию можно выразить таким общим уравнением, где M - металл:
МО (окисел, руда) + С (уголь ) = M (металл) + СО (окись углерода)
При образовании окиси углерода из 12 весовых частей угля и 16 вес. частей кислорода выделяется 29 тыс. ед. тепла, но частица окиси углерода (28 вес. частей) может соединиться опять с 16 вес. частями кислорода для образования углекислого газа СО 2, при чем выделяется еще 68 тыс. ед. тепла [Причину того, что при образовании окиси углерода из угля развивается менее тепла, чем при дальнейшем ее окислении, должно видеть в том, что в первом случае часть тепла тратится на превращение твердого угля в газ и на разложение, деполимеризацию сложной частицы угля.].
Из сопоставления теплоты образования окиси углерода с количес