Исэлдэлт ба бууралт гэж юу вэ?
Пенгеналан
Исэлдэлт ба бууралт нь химийн хоёр үндсэн ойлголт бөгөөд байгалийн болон үйлдвэрлэлийн янз бүрийн химийн процесст чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Исэлдэлт ба бууралтын талаарх бүрэн ойлголт нь бидний эргэн тойронд өдөр бүр тохиолддог янз бүрийн химийн урвалын талаар үнэ цэнэтэй ойлголтуудыг өгч чадна. Энэ нийтлэлд исэлдэлт ба бууралтын үндсэн ойлголтууд, эдгээр урвалын жишээнүүд, тэдгээрийн өдөр тутмын амьдралд хэрэглэгдэх талаар авч үзэх болно.
Исэлдэлт ба бууралтын тодорхойлолт
Ерөнхийдөө исэлдэлт ба бууралтыг дараах байдлаар тайлбарлаж болно.
1. Исэлдэлт гэдэг нь бодис электроноо алддаг процесс юм.
2. Бууруулах гэдэг нь бодис электрон авах үйл явц юм.
Гэсэн хэдий ч бид илүү тодорхой урвалуудыг гүнзгийрүүлэн судлах үед энэ тодорхойлолт илүү төвөгтэй болдог. Уламжлалт нөхцөлд исэлдэлт нь хүчилтөрөгч нэмэхтэй, харин ангижрал нь хүчилтөрөгчийг зайлуулахтай холбоотой байдаг. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн нөхцөлд энэ ойлголтыг химийн урвалд илүү түгээмэл тохиолддог электрон дамжуулалтад өргөжүүлсэн.
Исэлдэлт ба бууралтын урвалын жишээнүүд
Ойлгоход хялбар болгохын тулд исэлдэлт ба бууралтын урвалын энгийн жишээг авч үзье.
1. Исэлдэлтийн урвал:
\[
\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + \text{e}^-
\]
Энэ урвалд төмрийн ион (\(\text{Fe}^{2+}\)) нь нэг электроноо алдаж төмрийн ион (\(\text{Fe}^{3+}\)) болж исэлддэг.
2. Бууруулах урвал:
\[
\text{Cu}^{2+} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Cu}
\]
Энэ урвалд зэсийн ионууд (\(\text{Cu}^{2+}\)) хоёр электрон авч цэвэр зэс (\(\text{Cu}\)) болж хувирснаар бууралтад ордог.
Исэлдүүлэгч ба ангижруулагч бодисуудыг ойлгох нь
Исэлдэн ангижрах урвал бүрт (бууруулах-исэлдүүлэх гэсэн товчлол) хоёр чухал бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг: исэлдүүлэгч бодис ба бууруулагч бодис.
1. Исэлдүүлэгч бодис: Электрон хүлээн авснаар өөр бодист исэлдэлт үүсгэдэг бодис. Исэлдүүлэгч бодис өөрөө бууралтад ордог.
2. Бууруулах бодис: Электрон өгснөөр өөр бодисын бууралтыг үүсгэдэг бодис. Бууруулах бодис өөрөө исэлддэг.
Жишээлбэл, дараах урвалд:
\[
\text{Zn} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu}
\]
Энэ урвалд цайр (Zn) нь зэсийн ионуудад (\(\text{Cu}^{2+}\)) электрон өгдөг тул бууруулагч бодис болж үйлчилдэг бол зэсийн ионууд (\(\text{Cu}^{2+}\)) нь цайраас электрон хүлээн авдаг тул исэлдүүлэгч бодис болж үйлчилдэг.
Исэлдэлтийн тоо
Исэлдэлт ба бууралтыг илүү нарийвчлан ойлгохын тулд бид исэлдэлтийн тооны тухай ойлголтыг ойлгох хэрэгтэй. Исэлдэлтийн тоо гэдэг нь өгөгдсөн нэгдэл дэх атомын алдсан, авсан эсвэл хуваалцсан электронуудын тоог заадаг тоо юм. Элементийн исэлдэлтийн тооны өсөлт нь исэлдэлтэд орсон бол исэлдэлтийн тооны бууралт нь бууралтад орсон болохыг илтгэнэ.
Жишээ:
\[
\text{Mg} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{MgCl}_2
\]
Энэ урвалд магнийн (Mg) исэлдэлтийн тоо 0-ээс +2 болж өөрчлөгддөг нь магни исэлдсэнийг илтгэнэ. Үүний зэрэгцээ хлорын (Cl) исэлдэлтийн тоо 0-ээс -1 болж өөрчлөгддөг нь хлор буурсан болохыг илтгэнэ.
Исэлдэлт ба бууралтын хэрэглээ
Исэлдэлт ба ангижралтыг ойлгох нь хими, биологи, хүрээлэн буй орчин болон янз бүрийн салбаруудад өргөн хүрээний салбарт чухал ач холбогдолтой. Энэхүү ойлголтын зарим чухал хэрэглээг энд оруулав.
1. Аж үйлдвэрийн үйл явц
Исэлдэлт ба ангижруулалт нь олон үйлдвэрлэлийн процесст чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, төмөр, зэс үйлдвэрлэх гэх мэт хүдрээс нь цэвэр металл үйлдвэрлэхэд. Ангижруулалтыг төмрийн ислийг нүүрстөрөгчийн дутуу ислээр ангижруулж төмрийн хүдрийг цэвэр төмөр болгон хувиргахад ашигладаг.
2. Шатаж байна
Бид бензин гэх мэт чулуужсан түлшийг шатаах үед энэ үйл явц нь нүүрсустөрөгчийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба ус болгон хувиргадаг исэлдэлтийн урвалд ордог. Энэхүү шаталтын урвал нь бидний өдөр бүр хэрэглэдэг энергийг үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.
3. Фотосинтез ба эсийн амьсгал
Биологийн хувьд исэлдэлт ба ангижралын урвалууд нь фотосинтез болон эсийн амьсгалын үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Фотосинтезийн үед ургамал нарны гэрлийг ашиглан усыг хүчилтөрөгч болгон исэлдүүлж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг глюкоз болгон бууруулдаг. Үүний эсрэгээр, эсийн амьсгалын үед глюкоз нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл болж исэлдэж, хүчилтөрөгч нь ус болж буурч энерги үүсгэдэг.
4. Зэврэлтээс хамгаалах
Зэврэлт гэдэг нь төмрийн зэврэлт гэх мэт металлын хор хөнөөлтэй исэлдэлтийн үйл явц юм. Метлыг зэврэлтээс хамгаалахын тулд цайрдсан зэрэг аргуудыг ашигладаг бөгөөд металлыг цайр зэрэг хамгаалалтын давхаргаар бүрдэг бөгөөд энэ давхарга нь эхлээд исэлдэлтэд орж, доорх металыг хамгаалдаг.
5. Ус цэвэршүүлэх
Исэлдэлтийг мөн бохирдлыг арилгах, усны чанарыг сайжруулахын тулд ус цэвэршүүлэхэд ашигладаг. Озон эсвэл хлорыг ихэвчлэн усан дахь органик бодис болон бусад бохирдуулагчийг исэлдүүлэхэд ашигладаг.
6. Цахилгаан бүрэх
Электролизийн процесст хүссэн металлыг объектын гадаргуу дээрх катионуудаас нь ангижруулдаг. Үүнийг гоёл чимэглэлийн болон үйл ажиллагааны зорилгоор объектуудыг металлаар бүрэхэд ашигладаг.
7. Батерей болон түлшний эсүүд
Батерей болон түлшний элементийн ажиллагаанд ангижруулах болон исэлдүүлэх гэсэн ойлголтууд нь мөн чухал ач холбогдолтой. Батерейд исэлдэн ангижрах урвал нь эерэг ба сөрөг электродууд дээр явагдаж, цахилгаан эрчим хүчийг өгдөг электронуудын урсгалыг үүсгэдэг.
Дүгнэлт
Исэлдэлт ба ангижрал нь өдөр тутмын амьдрал болон үйлдвэрлэлийн салбарт чухал ач холбогдолтой олон химийн урвалын үндэс суурь болдог үндсэн ойлголтууд юм. Эдгээр процессуудыг ойлгох нь бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг илүү сайн ойлгоход туслахаас гадна энэхүү мэдлэгээ эрчим хүчний үйлдвэрлэлээс эхлээд материал боловсруулах хүртэл янз бүрийн практик хэрэглээнд хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог.
Эцэст нь хэлэхэд, бид исэлдэлт ба ангижралын зарим гол талыг авч үзсэн боловч энэ салбар нь химийн урвалын үр дүнд нөлөөлж болох олон тооны хувьсагч, нөхцлийг хамарсан өргөн хүрээтэй салбар гэдгийг санах нь чухал юм. Тиймээс эдгээр химийн ойлголтуудын талаарх ойлголт, хэрэглээгээ цаашид хөгжүүлэхийн тулд тасралтгүй боловсрол, туршилт хийх нь чухал юм.
