Pierwiastek, który się utlenia jest reduktorem, natomiast pierwiastek, który się redukuje jest utleniaczem.

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Pierwiastek, który się utlenia jest reduktorem, natomiast pierwiastek, który się redukuje jest utleniaczem."

Izabela Głowacka
6 lat temu
Przeglądów:

1 Równania redox - reakcje chemiczne, w których zachodzi jednocześnie utlenienie i redukcja pierwiastków chemicznych. Utlenienie proces, podczas którego pierwiastek ze stopnia niższego przechodzi na stopień wyższy, np wodór ze stopnia zerowego na stopień (+I), albo chlor ze stopnia (-I) na stopień zerowy. Jest to równoznaczne z tym, taki pierwiastek oddaje wtedy elektrony. Redukcja proces, podczas którego pierwiastek chemiczny zmienia swój stopień utlenienia z wyższego na niższy, np. chlor ze stopnia (+V) na stopień (-I) lub cynk z (+II) na stopień zerowy. Jest to równoznaczne z tym, że pierwiastek redukując się - przyjmuje elektrony. Stopień utlenienia formalna wartość ładunku atomu w związku chemicznym, przy założeniu, że wszystkie wiązania chemiczne w danej cząsteczce mają charakter wiązań jonowych Pierwiastek, który się utlenia jest reduktorem, natomiast pierwiastek, który się redukuje jest utleniaczem. Aby pojąć reakcje redoks podstawą jest znajomość stopni utlenienia, a dokładniej - trzeba wiedzieć jaki stopień przyjmuje dany pierwiastek w danym związku, większość dobierania stopni utlenienia jest czystą matematyką ;) Kilka uwag na ten temat: *tlen w związkach ma zawsze stopień utlenienia (-II) z wyjątkiem HO gdzie ma st utlenienia (-I) i z wyjątkiem OF gdzie ma st utlenienia (+II) *wodór w związkach ma zawsze stopień utlenienia (+I) z wyjątkiem wodorków metali grupy I i II gdzie ma stopień utlenienia (-I) * Atomy pierwiastków w stanie wolnym mają stopień utlenienia równy 0 (zero) (niezależnie od złożoności ich budowy) np. Na, O, F, N, P4, S8, w tych wszystkich przykładach stopień utlenienia wynosi zero * suma stopni utlenienia w związku musi być równa 0 * Suma stopni utlenienia pierwiastków tworzących jon, równa jest ładunkowi tego jonu, np. CO3- >> węgiel ma stopień utlenienia +IV, tlen II, a więc: (+IV)+3*(-II) = - * fluor we wszystkich połączeniach ma stopień utlenienia (-I) * metale grupy I w związkach mają zawsze stopień utlenienia (+I), a metale grupy II mają zawsze w związkach stopień utlenienia (+II) Jak uzupełniamy współczynniki w reakcjach redoks: 1. Ustalamy stopnie utlenienia każdego z pierwiastków w każdym związku: KOH Br KBrO3 KBr H O stopnie utlenienia: KOH : K( I ); O( II); H ( I ) Br (0) KBrO : K( I); Br ( V ); O( II) KBr : K( I ); Br( I ) 3 H O : H ( I ); O( II). Po ustaleniu stopni utlenienia, należy znaleźć w reakcji, gdzie i jakie pierwiastki zmieniają swoje stopnie utlenienia, tzn w których pierwiastkach stopień utlenienia jest inny przed reakcja (po lewej stronie równania) i po reakcji (po prawej stronie równania).

2 0 Br 10e Br Br W tym przypadku jest to cząsteczka bromu, która po reakcji (prawa strona równania) przyjmuje dwa różne stopnia utlenienia, wszystkie inne pierwiastki po obu stronach mają takie same stopnie. 3. Po odszukaniu takich pierwiastków układamy bilans redoks (przypominający nieco proporcję): 0 e Br V I po. skróceniu 5 na górze zachodzi utlenienia, na dole redukcja Brom w pierwszym przypadku zmienia swój stopień utlenienia z zerowego na +V, w tym celu musiał on odłączyć od siebie aż 10 elektronów (po 5 na każdy atom bromu, ponieważ jest to cząsteczka dwuatomowa, stąd ta liczba elektronów). Jeżeli więc dany pierwiastek pozbywa się elektronów, to zwiększa on swój stopień utlenienia i tym samym zachodzi utlenienie. W drugim przypadku brom zmienia stopień utlenienia z zerowego na I, w tym celu przyłącza do siebie elektrony, (po jednym elektronie na jeden atom bromu). Jeżeli więc pierwiastek przyłącza do siebie elektrony, to zmniejsza on swój stopień utlenienia i tym samym zachodzi redukcja. 4. Po ustaleniu ilości oddawanych i przyłączanych elektronów, należy na krzyż zapisać liczbę wymienionych elektronów (tak jak jest to wyżej) i po skróceniu (o ile jest to możliwe) wychodzą liczby które należy umieścić w reakcji redoks (współczynniki). Tym samym liczba 1 będzie odnosić się do ilości cząsteczek (moli) związku, w którym brom przyjmuje stopień utlenienia +V. Natomiast liczba 5 będzie odnosić się do ilości cząsteczek (moli) związku, w którym brom przyjmuje stopień utlenienia I. 5. Po ustaleniu i wpisaniu liczb 1 i 5, ustalamy już zwyczajnie resztę współczynników, aby lewa strona równania równała się prawej: reakcja po bilansie: 6KOH 3Br KBrO3 5KBr 3H O 6. Na koniec każdej reakcji należy ustalić co w danej reakcji jest reduktorem a co utleniaczem. W tym przypadku obie role spełnia brom, co jest jak najbardziej prawidłowe. utleniacz i reduktor jednocześnie to Br Nie zawsze jest tak, że utlenieniu i redukcji ulega ten sam pierwiastek! Dlatego też ważne jest ustalenie prawidłowych stopni utlenienia każdego z pierwiastków. Poniżej dołączam kilka innych przykładów: a) stopnie utlenienia lewa strona: Mn = +IV O = -II H = zero

3 stopnie utlenienia prawa strona: Mn = +II O = -II H = +I O = -II Mn(+IV) +e > Mn(+II) 1 H(0) -e > H(+I) 1 reakcja po bilansie: b) 3 CrO 3 I H Cr I H O stopnie utlenienia: lewa strona: >>> chrom(+vi), tlen(-ii) >> (-I) >> wodór(+i) Prawa strona: >> (+III) >> 0 >> wodór (+I), tlen(-ii) bilans Po bilansie: Kilka przykładów dla związków: Oblicz stopnie utlenienia pierwiastków w podanych cząsteczkach: a) Al(NO 3 ) 3 >> Al(+III); N(+V), O(-II) Ca 3 (PO 4 ) >> Ca(+II); P(+V); O(-II) HNO 3 >> H(+I); N(+V); O(-II) MgS >> Mg(+II); S(-II) b) HClO 4 >> H(+I); Cl(+VII); O(-II) SiO >> Si(+IV); O(-II) HBr >> H(+I); Br(-I) NaH >> Na(+I); (-I)

4 a) w pierwszym błąd ma być S + HNO₃ --> H₂SO₄ + H₂O + NO₂ ustalamy stopnie utlenienia: lewa strona równania: S ---> (0) HNO₃ --> H(+I); N(+V); O(-II) * tlen ma zawsze stopień utlenienia (-II) z wyjątkiem H₂O₂ gd₂e ma (-I) i prócz OF₂ gdzie ma (+II) * wodór ma zawsze stopień utlenienia (+I) prócz wodorków metali np. NaH gdzie ma (-I) * pierwiastki w stanie wolnym mają zawsze stopień utlenienia zero np, Cl₂, H₂, Zn, Ca, S, K, Fe, N₂ itp * suma stopni utlenienia w związku musi być równa zero czyli np HNO₃ = 1*(+1) + 1*(+5) + 3*(-) = (-6) = +6-6 = 0 czyli się zgadza prawa strona równania: H₂SO₄ ---> H(+I); O(-II); żeby obliczyć stopień utlenienia atomu centralnego czyli siarki nalezy to zrobić tak: mamy dwa wodory i 4 tleny i jedną siarke ich suma stopni utlenienia musi byc równa zero, czyli: *(+I)+1*(x)+4*(-II) = 0 x - to stopien siarki obliczamy dalej: + + +x + (-8) = x - 8 = 0 +x = 8- +x = 6 >> stopień utlenienia siarki w H₂SO₄ to (+VI) NO₂ ---> N(+IV); O(-II) teraz sprawdzamy jakie pierwiastki zmieniły swój stopień utlenienia jest to siarka i azot: siarka z (0) na (+VI) i azot z (+V) na (+IV) czyli siarka musiała oddać swoje elektrony żeby być na "plusie", a azot przyjął jeden elektron bo ma o jeden "plus" mniej zaisujemy S(0) -6e > S(+VI) N(+V) + 1e > N(+IV)

5 iloś wymienionych elektronów (czyli 6 i 1) zapisujemy na krzyż czyli: S(0) -6e > S(+VI) 1 N(+V) + 1e > N(+IV) 6 czyli przy siarce piszemy 1 a przy azocie 6 (z tym że jedynek w chemii się nie pisze) jezeli były by takie liczby które można podzielić tak aby były one mniejsze należy to zrobić (np jakby była 4 i 6 to można je podzielić na i wtedy mamy i 3) uzupełniamy reakcje: ki, azotu, wodoru S + 6HNO₃ --> H₂SO₄ + H₂O + 6NO₂ uzupełniamy tak aby liczba siarki, azotu, wodoru i na końcu tlenu była taka sama po obu stronach równania utleniaczem w takich reakcjach jest związek lub tez pierwiastek który się zredukował czyli zmniejszył swój stopień utlenienia, czyli taki który przyjął elektrony reduktorem jest związek lub pierwiastek, który się utlenił czyli zwiększył swój stopień utlenienia czyli oddał elektrony w tej reakcji: utleniacz to HNO₃ reduktor to S następne przykłądy robię analogicznie bez tego tłumaczenia jak powyżej: b) Fe +H₂SO₄->Fe₂(SO₄)₃ + H₂O+ SO₂ Fe ---> (0) H₂SO₄ ---> H(+I); O(-II); S(+VI) Fe₂(SO₄)₃ ---> Fe(+III); O(-II); S(+VI) SO₂ ---> S(+IV); O(-II)

6 Fe(+II) -1e -----> Fe(+III) S(+VI) +e ----> S(+IV) 1 Fe +4H₂SO₄->Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O+ SO₂ utleniacz to H₂SO₄ reduktor to Fe c)k₂cr₂o₇ +HCl -----> KCl +CrCl₃ +H₂O +Cl₂ K₂Cr₂O₇ ---> K(+I); O(-II); Cr(+VI) HCl ---> H(+I); Cl(-I) KCl ---> K(+I); Cl(-I) CrCl₃ ---> Cr(+III); Cl(-I) Cl₂ ---> stopień zerowy (0) Cr(+VI) +3e > Cr(+III) Cl(-I) -e > Cl(0) 3 K₂Cr₂O7 + 14HCl -----> KCl + CrCl₃ + 7H₂O + 3Cl₂ utleniacz to K₂Cr₂O₇ reduktor to HCl d) CuS + HNO₃ -----> CuO + S + NO + H₂O CuS ---> Cu(+II); S(-II) HNO₃ --> H(+I); N(+V); O(-II)

7 CuO ----> Cu(+II); O(-II) S --> stopień zerowy (0) NO ---> N(+II); O(-II) S(-II) -e -----> S(0) 3 N(+V) +3e ----> N(+II) 3CuS + HNO₃ -----> 3CuO + 3S + NO + H₂O utleniacz to HNO₃ reduktor to CuS e) NH4 + NO -----> N + HO NH₄ ---> N(-IV); H(+I) NO₂ ---> N(+IV); O(-II) N₂ ----> stopien zerowy (0) N(-IV) -8e ---> N₂(0) 8 N(+IV) +8e ----> N₂ (0) 8 te same liczby czyli "piszemy" jedynki NH₄ + NO₂ -----> N₂ + H₂O utleniacz to NO₂ reduktor to NH₄

8 F) Br- + SO₄- + H > Br₂ +SO₃ + H₂O przy jonach suma stopni utlenienia związków musi byc równa ładunkowi tego jonu, np OH mamy jeden tlen i jeden wodór a musi wyjść suma -1 czyli: 1*x + 1*(+1) = -1 x + 1 = -1-1 x = - >> stopień utlenienia tlenu w OH wynosi (-II) przy jonach typu S², stopień utlenienia jest równy temu ładunkowi czyli (-) wracam do przykładu: Br- ---> (-I) SO₄- ----> O(-II); S(+VI) (st siarki licze tak jak podałam w przykładzie dla OH ) H+ ---> (+I) Br₂ ---> stopien zerowy (0) SO₃ ---> O(-II); S(+VI) Br- + SO₄- + H > Br₂ +SO₃ + H₂O

Podobne dokumenty

Reakcje utleniania i redukcji

Reakcje utleniania i redukcji Reguły ustalania stopni utlenienia 1. Pierwiastki w stanie wolnym (nie związane z atomem (atomami) innego pierwiastka ma stopień utlenienia równy (zero) 0 ; 0 Cu; 0 H 2 ;