Giải thích tại sao NH3 có tính khử mà không có tính oxi hóa
Bước 1: Xác định các nguyên tố và số oxi hóa trong phân tử NH3.
Trong phân tử NH3, chúng ta có nguyên tố Nitơ (N) và nguyên tố Hiđro (H).
Chúng ta cần xác định số oxi hóa của từng nguyên tố này.
Theo quy tắc, số oxi hóa của Hiđro trong hầu hết các hợp chất là +1. Trong NH3, Hiđro cũng có số oxi hóa là +1.
Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong một phân tử trung hòa về điện phải bằng 0.
Gọi số oxi hóa của Nitơ là x.
Ta có phương trình: x + 3 * (+1) = 0
Giải phương trình này, ta được: x = -3.
Vậy, trong phân tử NH3, số oxi hóa của Nitơ là -3 và số oxi hóa của Hiđro là +1.
Bước 2: Phân tích khả năng thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố trong NH3.
Để xác định tính khử hay tính oxi hóa, chúng ta cần xem xét xem nguyên tố đó có khả năng tăng hoặc giảm số oxi hóa hay không.
* Đối với nguyên tố Nitơ (N) có số oxi hóa -3: Số oxi hóa của Nitơ trong tự nhiên có thể biến đổi từ -3 (ví dụ trong NH3) đến 0 (N2) và lên đến +5 (ví dụ trong HNO3). Do đó, khi ở số oxi hóa -3, Nitơ có khả năng tăng số oxi hóa lên các giá trị cao hơn (ví dụ: từ -3 lên 0 hoặc lên +2, +4…). Khi một nguyên tố có xu hướng tăng số oxi hóa, nó thể hiện tính khử.
* Đối với nguyên tố Hiđro (H) có số oxi hóa +1: Số oxi hóa của Hiđro trong hầu hết các hợp chất là +1. Nó có thể giảm xuống 0 trong các phản ứng với kim loại mạnh (tạo muối hiđrua, ví dụ NaH) hoặc tăng lên một chút trong một số trường hợp đặc biệt nhưng không phổ biến như trường hợp của Nitơ.
Bước 3: Kết luận về tính khử và tính oxi hóa của NH3 dựa trên khả năng thay đổi số oxi hóa.
Vì nguyên tố Nitơ trong NH3 có số oxi hóa thấp nhất có thể (-3), nó có khả năng nhường electron để tăng số oxi hóa của mình lên các mức cao hơn. Khi một chất có khả năng nhường electron (làm tăng số oxi hóa của nguyên tố khác hoặc của chính nó), nó thể hiện tính khử.
Trong các phản ứng hóa học, NH3 thường đóng vai trò là chất khử, do nguyên tử Nitơ có khả năng bị oxi hóa.
Ví dụ, khi NH3 tác dụng với các chất oxi hóa mạnh như clo (Cl2) hoặc oxi (O2) trong điều kiện thích hợp, Nitơ trong NH3 sẽ tăng số oxi hóa:
Phản ứng với clo:
2NH3 + 3Cl2 -> N2 + 6HCl
Ở đây, số oxi hóa của N từ -3 lên 0 (trong N2), và Cl từ 0 xuống -1 (trong HCl). NH3 là chất khử.
Phản ứng với oxi (xúc tác Pt):
4NH3 + 5O2 –(Pt, t°)–> 4NO + 6H2O
Ở đây, số oxi hóa của N từ -3 lên +2 (trong NO). NH3 là chất khử.
Nguyên tố Hiđro trong NH3 có số oxi hóa +1, đây là số oxi hóa khá cao của Hiđro, khả năng giảm số oxi hóa của nó không mạnh và không phổ biến bằng khả năng tăng số oxi hóa của Nitơ. Do đó, NH3 ít thể hiện tính oxi hóa. Trong một số trường hợp đặc biệt, NH3 có thể đóng vai trò chất oxi hóa (ví dụ khi tác dụng với kim loại kiềm mạnh như Na, K), nhưng tính khử của nó là tính chất nổi bật hơn cả.
Kết luận:
Do nguyên tử Nitơ trong NH3 có số oxi hóa thấp nhất có thể (-3), nó có khả năng nhường electron để tăng số oxi hóa, do đó NH3 có tính khử.
Khả năng đóng vai trò chất oxi hóa (nhận electron, giảm số oxi hóa) của NH3 là không đáng kể so với tính khử của nó. Vì vậy, ta nói NH3 có tính khử mà không có tính oxi hóa (hoặc tính oxi hóa rất yếu).
Hy vọng các em đã hiểu rõ bài tập này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!
Đáp án:
Trong ammonia, số oxy hoá của \(N\) là \(-3\), mức thấp nhất của nguyên tố nitrogen nên ammonia có tính khử do \(N\) có khả năng nhường electron để đạt số oxy hoá cao hơn.
Ammonia cũng có tính khử nhưng rất yếu, do \(\mathop{H}\limits^{+1}\) gây ra.
Ví dụ: \(Na+NH_3\to NaNH_2+\dfrac{1}{2}H_2\)