Почему ванадий меняет цвет четыре раза? Переменные степени окисления | Химия уровня A-Level

При добавлении цинка к желтому ванадию(V) в кислоте он становится зеленым, синим, снова зеленым, а затем фиолетовым. Почему зеленый дважды? В этом видео объясняются переменные степени окисления ванадия: почему он может терять от двух до пяти электронов, его четыре иона и их цвета, почему первый зеленый цвет представляет собой смесь, и как электродные потенциалы показывают, что цинк восстанавливает ванадий до V²⁺, а олово останавливается на V³⁺. В конце объясняется, как pH и лиганды изменяют окислительно-восстановительные потенциалы, и почему реактив Толлеса дает серебряное зеркало. Все здесь соответствует спецификации AQA (3.2.5.5, с использованием электродных потенциалов из 3.1.11). Бесплатные заметки к этому видео: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/transition-metal-properties#:~:text=1. Variable Oxidation States Эпизод 6 нашей серии о переходных металлах. Полный плейлист: Объяснение переходных металлов | Химия уровня A Эпизод 1, почему ионы переходных металлов имеют цвет: https://www.youtube.com/watch?v=y9GAAgRckV8 Эпизод 2, почему кобальт меняет цвет с розового на синий: https://www.youtube.com/watch?v=Bk6K8FIa4DQ Эпизод 3, почему угарный газ смертельно опасен: https://www.youtube.com/watch?v=xBX0v_yFrQE Эпизод 4, как работает каталитический нейтрализатор: https://www.youtube.com/watch?v=3uPUMEHib1k Эпизод 5, формы и изомеры комплексных ионов: https://www.youtube.com/watch?v=RPrjv1qs8Rg РАЗДЕЛЫ 0:00 Почему ванадий меняет цвет на четыре? 0:37 Переменные степени окисления 1:32 Цинк восстанавливает ванадий(V) шаг за шагом 2:05 Зеленая ловушка: почему она дважды становится зеленой 2:37 Электродные потенциалы: почему цинк достигает V²⁺ 3:11 Загадка: олово и ванадий(V) 3:51 pH и лиганды изменяют окислительно-восстановительные потенциалы 4:27 Объяснение серебряного зеркала 4:58 Как это написать на экзамене ЗАМЕТКИ К КАЖДОЙ ЧАСТИ ВИДЕО (каждая ссылка открывает соответствующий раздел) Расчет стандартных потенциалов ячейки: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/physical-chemistry/electrode-potentials/electrochemical-series#:~:text=Calculating Standard Cell Potentials Предсказание осуществимости окислительно-восстановительной реакции: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/physical-chemistry/electrode-potentials/electrochemical-series#:~:text=Predicting the Feasibility of Redox Reactions Реагент Толлеса и тест с серебряным зеркалом: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/organic-chemistry/aldehydes-ketones/oxidation-and-reduction#:~:text=Test 1: Tollens КАК ЭТО НАПИСАТЬ НА ЭКЗАМЕНЕ Переменные степени окисления: электроны 4s и 3d близки по энергии, поэтому может быть потеряно разное количество электронов. Ванадий, [Ar] 3d³ 4s², показывает от +2 до +5. Ванадий в кислоте: VO₂⁺ желтый (+5), VO²⁺ синий (+4), V³⁺ зеленый (+3), V²⁺ фиолетовый (+2). Цинк в кислоте восстанавливает ванадат(V) поочередно. Зеленый цвет, наблюдаемый перед синим, представляет собой смесь желтого VO₂⁺ и синего VO²⁺, а не V³⁺. Осуществимость: E⦵cell = E⦵(восстановление) − E⦵(окисление); положительное значение означает, что реакция осуществима. Zn²⁺/Zn (−0,76 В) более отрицательно, чем каждый этап восстановления ванадия (+1,00, +0,34 и −0,26 В), поэтому цинк восстанавливает ванадий до V²⁺ (E⦵cell = +1,76, +1,10 и +0,50 В). Соотношение Sn²⁺/Sn составляет −0,14 В: первые два этапа осуществимы (+1,14 и +0,48 В), но переход от V³⁺ к V²⁺ дает −0,26 − (−0,14) = −0,12 В, поэтому реакция олова останавливается при зеленом значении V³⁺. Окислительно-восстановительные потенциалы зависят от pH и лиганда. Большее количество H⁺ облегчает реакцию VO₂⁺ + 2H⁺ + e⁻ ⇌ VO²⁺ + H₂O, поэтому восстановление происходит в кислой среде. Соотношение Ag⁺/Ag составляет +0,80 В, а [Ag(NH₃)₂]⁺/Ag — около +0,37 В, поэтому реактив Толлеса является более мягким окислителем: он окисляет альдегиды, но не кетоны, и восстанавливается до серебра: [Ag(NH₃)₂]⁺ + e⁻ → Ag + 2NH₃. ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ Тест по свойствам переходных металлов: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/transition-metal-properties#quiz-tm-properties Тест по электрохимическому ряду: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/physical-chemistry/electrode-potentials/electrochemical-series#quiz-electrochemical-series Карточки по переходным металлам: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/flashcards Практика подготовки к экзамену по переходным металлам: https://www.chemistrymadeeasy.com/aqa-a-level/inorganic-chemistry/transition-metals/exam Вопросы к экзамену с автоматической проверкой: https://www.chemistrymadeeasy.com/exam-practice OXFORDAQA INTERNATIONAL Уровень A-LEVEL Характерные свойства переходных металлов: https://www.chemistrymadeeasy.com/oxfordaqa-a-level/ch03-inorganic-physical-2/transition-metals#definition ЭДС и осуществимость ячейки: