Reakcje chemiczne
jednorodna - homogeniczna 
nie można rozróżnić gołym okiem
poszczególnych składników
Mieszanina powstaje w procesie fizycznym 
przez zmieszanie składników, które zachowują
niejednorodna  heterogeniczna -
swoje właściwości fizyczne. składniki są widocznie rozróżnialne
Mieszaninę można rozdzielić na substancje składowe poprzez zastosowanie metod
fizycznych takich, jak np.: sączenie, odparowanie rozpuszczalnika, wytrącenie osadu,
wykorzystanie właściwości magnetycznych itp.
Mieszaniny nie mają stałej charakterystycznej temperatury wrzenia czy topnienia;
wielkości te, jak też inne właściwości fizyczne mieszanin zależą od ilości ich składników.
Reakcja chemiczna  proces, w wyniku którego powstają nowe substancje 
związki chemiczne  o odmiennych właściwościach w porównaniu z właściwościami substancji
wyjściowych.
Związku chemicznego nie można metodami fizycznymi rozdzielić na składniki wyjściowe !!
Związki chemiczne, o stałym i zdefiniowanym
W każdej reakcji następuje zmiana
składzie, charakteryzują się stałą i określoną w
rozmieszczenia elektronów w
danych warunkach ciśnienia temperaturą
cząsteczkach reagentów
wrzenia i topnienia, które mogą być użyte do
ich identyfikacji.
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014
Równanie reakcji chemicznej jest to zapis przebiegu procesu chemicznego za pomocą
symboli pierwiastków i wzorów związków chemicznych.
podaje: jakie reagenty i w jakich ilościach uczestniczą w reakcji oraz jakie, i w
jakich ilościach, powstają wówczas produkty
Rodzaje reakcji chemicznych:
Np. H2 + O2 �� H2O
SYNTEZY == kilka substratów �� jeden produkt
SO2 + H2O �� H2SO3
ANALIZY  ROZKA
ADU == jeden substrat �� kilka produktów
Np. CaCO3 CaO + CO2
��temp��
��
��
��temp��
��
��
NH4HCO3 NH3 + H2O + CO2
WYMIANY == kilka substratów �� kilka produktów
Np. NaCl + AgNO3 �� AgCl + NaNO3
Na + H2O �� NaOH + � H2
UTLENIANIA I REDUKCJI  REDOKS przebiegające ze zmianą stopnia utlenienia pierwiastków
Przez stopień utlenienia rozumie się liczbę ładunków
elementarnych, jakie byłyby związane z danym atomem, gdyby
cząsteczka, w której skład wchodzi ten atom, była zbudowana z
samych jonów.
Stopnie utlenienia dodatnie (I, II, III& ) lub ujemne (-I, -II, -III...), oznaczone cyframi
rzymskimi zapisuje się nad symbolem pierwiastka
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014
Stopnie utlenienia przypisuje się pierwiastkom według następujących reguł
�� Pierwiastki w stanie wolnym mają stopień utlenienia równy zero, np. Al0, Cl20.
W związkach chemicznych stopnie utlenienia pierwiastków wynoszą:
�� Stopień utlenienia litowców wynosi zawsze I, a berylowców  zawsze II.
�� Stopień utlenienia wodoru wynosi I z wyjątkiem wodorków metali, w których jest - I, np.: NaH-I , CaH2-I.
��Tlen ma stopień utlenienia - II, z wyjątkiem:
nadtlenków (np. H2O2 ) , w których stopień utlenienia tlenu wynosi - I,
we fluorku tlenu, OF2  wynosi II.
�� Fluor we wszystkich związkach ma stopień utlenienia - I.
�� Suma stopni utlenienia wszystkich atomów tworzących obojętną cząsteczkę wynosi zawsze zero, a w jonie
złożonym jest równa jego ładunkowi, np. Al2IIIS3-II 2(III) +3(-II) = 0 (SxO4_II)2- X + 4(-II) = -2
�� Stopień utlenienia pierwiastka w jonie prostym jest równy ładunkowi tego jonu, odpowiada bowiem liczbie
elektronów jakie ten pierwiastek zyskał lub stracił w momencie powstawania jonu, np. Ca - 2 e-�� Ca2+.
W innych przypadkach ujemne stopnie utlenienia przypisuje się pierwiastkom o
wyższej elektroujemności
Stopień utlenienia nie może być wyższy od maksymalnej liczby elektronów, jaką
dany atom może pobrać lub oddać zgodnie z jego położeniem w układzie
okresowym
np.: w FeS, siarka ma ujemny stopień utlenienia, ponieważ jest bardziej elektroujemna niż żelazo;
z położenia w układzie okresowym wynika jednak, że jej atom może przyjąć tylko 2 elektrony,
czyli jej stopień utlenienia nie może być niższy niż  II
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014
Utlenianie jest związane z podwyższeniem, a redukcja z obniżeniem stopnia utlenienia
reagentów.
Obie te reakcje zachodzą równocześnie
Pierwiastek podwyższający swój stopień Pierwiastek obniżający swój stopień utlenienia
utlenienia nazywa się reduktorem, podczas nazywa się utleniaczem, a jego atomy podczas
utlenienia atomy reduktora oddają elektrony redukcji pobierają elektrony
Utleniacz, obniżając swój stopień utlenienia redukuje się, a reduktor - podwyższając swój
stopień utlenienia utlenia się
Aby stwierdzić, że dana reakcja jest reakcją redoks należy sprawdzić, czy w tej reakcji nastąpiła
zmiana stopni utlenienia reagentów
Przykład reakcji utleniania-redukcji
Mg0 + Cl20 �� MgIICl2-I
Mg0 - 2e- �� MgII -- proces utleniania, Mg  reduktor- oddaje elektrony
Cl20 + 2e- �� 2 Cl- -- proces redukcji , Cl2  utleniacz- przyjmuje elektrony
Reakcje wymiany elektronów zapisane dla każdego reagenta osobno,
nazywają się równaniami połówkowymi i służą do elektronowego
zbilansowania procesu i doboru współczynników
stechiometrycznych tych reakcji,
gdyż utleniacz może przyjąć tylko tyle elektronów, ile zostało w
reakcji oddane przez reduktor
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014
Reduktorem może być pierwiastek, który w Utleniaczem może być pierwiastek, który w
stanie wolnym lub w danym związku chemicznym stanie wolnym czy w danym związku
nie występuje na swym najwyższym stopniu chemicznym nie występuje na swoim
utlenienia, czyli gdy może swój stopień najniższym stopniu utlenienia, czyli gdy
utlenienia podwyższyć może swój stopień utlenienia obniżyć
Na przykład:
Reduktorami mogą być, np.:
siarka w H2S nie może być utleniaczem, gdyż
atom siarki S0 lub siarka w związkach S02,
stopień utlenienia  II jest najniższym z jej możliwych;
H2S03, H2S (najwyższy stopień utlenienia siarki = VI
jak w H2SO4)
natomiast siarka w stanie wolnym S0, w H2SO4
(stopień utlenienia VI) czy w H2SO3(IV) może obniżyć
atom C0 lub węgiel w CO - ponieważ najwyższy
stopień utlenienia i dlatego te substancje mogą spełniać
stopień utlenienia węgla wynosi IV (jak w CO2).
rolę utleniaczy.
Silnymi reduktorami są wolne
Silnymi utleniaczami są wolne niemetale,
pierwiastki elektrododatnie, jak wodór i
np. fluorowce, a także : O3, PbO2, HNO3,
metale, a także niektóre jony np. Cl-, Br -
stęż. H2SO4, H2O2, HClO3, HClO4, KMnO4,
H2Cr2O7.
W wielu przypadkach przebieg reakcji redoks zależy od odczynu roztworu
Na przykład: jony MnO4- , w których mangan występuje na VII stopniu utlenienia w zależności od
kwasowości roztworu mogą redukować się do:
jonów Mn2+ - przyjmując 5 elektronów w roztworze kwaśnym
MnIVO2  przyjmując 3 elektrony w roztworze obojętnym
MnVIO4-2 - przyjmując 1 elektron w roztworze zasadowym
Szczególnymi przykładami reakcji redoks są tzw. reakcje dysproporcjonowania (dysmutacji), w których
część atomów tego samego pierwiastka ulega utlenieniu  jest więc reduktorem, a część ulega redukcji 
jest więc utleniaczem:
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014
Przykład: rozkład chloranu(V) potasu prowadzący do powstania dwu produktów zawierających chlor na
różnym stopniu utlenienia: I V -II I VII -II I -I
KClO3 �� KClO4 + KCl
Równania połówkowe i bilans elektronowy:
V
VII
Cl - 2 e- �� Cl �� �� 3
V -I
Cl + 6 e- �� Cl �� �� 1
____________________
VII
V
reduktor 3 Cl - 6 e- �� 3Cl utlenienie
V -I
utleniacz Cl + 6 e- �� Cl redukcja
Po sprawdzeniu:
Po dobraniu współczynników:
strona L P
I V -II
I VII -II I -I
K 4 4
4KClO3 �� 3 KClO4 + KCl
Cl 4 4
O 12 12
W reakcjach redoks z udziałem tlenu uzgodnienie ilości atomów tego pierwiastka przed i po reakcji jest
równoznaczne z poprawnym doborem współczynników stechiometrycznych pozostałych reagentów.
Reakcje utlenienia i redukcji są bardzo rozpowszechnionymi procesami w przyrodzie, wykorzystywane
są również w analizie chemicznej i w przemysłowym otrzymywaniu metali z ich rud.
Metale w swoich związkach posiadają wyłącznie dodatnie stopnie utlenienia, dlatego
otrzymywanie ich z rud jest procesem redukcji. Do tego celu stosuje się głównie węgiel, tlenek
węgla(II) oraz niektóre metale (Al, Mg), rzadziej wodór.
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014
Metale ułożone według malejącej zdolności do oddawania elektronów, czyli do utleniania się, w reakcjach
redoks tworzą tzw. szereg aktywności (szereg napięciowy) metali
Szereg napięciowy metali zawiera potencjały standardowe reakcji utleniania metalu:
Szereg napięciowy metali (potencjały standardowe reakcji ) zmierzone
względem standardowej elektrody wodorowej w 250C.
Metal Reakcja E0 [ V ]
Lit -3,045
Im wyżej w szeregu napięciowym znajduje się
dany metal - tym łatwiej się utlenia i jest
Potas -2,925
aktywniejszy chemicznie. Im niżej  tym łatwiej
Wapń -2,870
ulega redukcji i jest mniej aktywny chemicznie.
Sód -2,713
Aluminium -1,660
Cynk -0,763
Każdy metal leżący
Chrom -0,740
wyżej w szeregu
Żelazo (II) -0,440
wypiera z roztworu soli
Wodór 0,000
ten znajdujący się
Miedz
0,337
poniżej.
Rtęć 0,792
W szeregu aktywności znajduje się także wodór .
Srebro 0,799
Metale leżące powyżej wodoru wypierają
Pallad 0,830
go z kwasów, a leżące poniżej  nie mają
Platyna 1,200
tej właściwości
Złoto 1,680
Równania reakcji metali mało aktywnych chemicznie z kwasami utleniającymi:
metal + H2SO4(stęż) �� siarczan(VI) metalu + SO2�� + H2O
Potencjał standardowy (zwany niekiedy w literaturze polskiej potencjałem normalnym) jest miarą
 aktywności elektrochemicznej metalu Im bardziej ujemny jest ten potencjał tym metal jest
metal + HNO3(stęż) �� azotan(V) metalu +NO2�� + H2O
bardziej aktywny  tym łatwiej ulega utlenianiu i tym silniejszym jest reduktorem
metal + HNO3(rozc) �� azotan(V) metalu +NO�� + H2O
Reakcje egzoenergetyczne to reakcje,
Reakcje endoenergetyczne przebiegają z
w których energia jest przekazywana z układu reagującego
pochłonięciem energii przez układ reagujący;
do otoczenia. Szczególnym przypadkiem takich reakcji są
w reakcjach endotermicznych (DH > 0)
reakcje egzotermiczne (zmiana entalpii DH < 0), w których
pochłaniane jest tylko ciepło.
przekazywana jest tylko energia w postaci ciepła.
Równowaga reakcji chemicznej ustala się, gdy reakcja z taką samą szybkością przebiega w
jedną i drugą stronę, a więc stężenia reagentów nie zmieniają się w czasie.
W stanie równowagi chemicznej iloczyn stężeń produktów reakcji podniesionych do potęg
będących współczynnikami stechiometrycznymi w równaniu reakcji podzielony przez iloczyn stężeń
substratów reakcji, także podniesionych do potęg będących współczynnikami stechiometrycznymi
w równaniu reakcji, ma wartość stałą w stałej temperaturze i nazywa się stałą równowagi reakcji.
Prawo działania mas
Dla reakcji:
Guldberga-Wagego
a A + b B c C + d D
stała równowagi reakcji wyraża się wzorem:
stężeniowa
[ C ]c [ D ]d CCc CDd
KC = ----------------------- = ----------------
stała równowagi chemicznej
[ A ]a [ B ]b CAa CBb
gdzie: [A], [B], [C], [D] oznaczają równowagowe stężenia poszczególnych reagentów
pCc pDd
Dla reakcji w układach gazowych w miejsce stężeń
Kp = (RT)Dn Kc
stosuje się ciśnienia cząstkowe reagentów: Kp = --------------
pAa pBb
pi = ciRT
ciśnieniowa
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014
W roztworach mocnych elektrolitów oddziaływania między jonami zmniejszają aktywność jonów,
co powoduje pozorne zmniejszenie ich stężenia.
Oddziaływania te ocenia się na podstawie
I = � S�i ci �� Zi2
tzw. siły jonowej roztworu I równej:
gdzie: I  siła jonowa roztworu
ci  stężenie molowe jonu i
Zi  ładunek formalny jonu i (uwzględniający znak jonu)
Rzeczywiste stężenie jakie jon wykazuje w takim
roztworze nazywa się aktywnością jonu ai
i oblicza się jako iloczyn stężenia jonu ci i
współczynnika aktywności g�i :
ai = g�i �� ci
gdzie: ai  aktywność jonu w roztworze [mol��dm-3]
ci  stężenie molowe jonu w roztworze [mol��dm-3]
g�i - współczynnik aktywności jonu, g�i Ł� 1
W miarę rozcieńczania roztworu współczynnik aktywności zbliża
się do 1,
a aktywność jonów zbliża się do ich stężenia.
Stała równowagi reakcji wyrażona za pomocą aktywności nazywa się termodynamiczną
stałą równowagi reakcji chemicznej Kac .
Im bardziej rozcieńczony jest roztwór, tym stała Kac jest bliższa stałej Kc, którą stosuje się w przypadku
roztworów rozcieńczonych lub w obliczeniach przybliżonych.
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014
Stała równowagi reakcji (K) jest wielkością stałą, charakterystyczną dla danej reakcji i zależną tylko od
temperatury:
o Równanie izobary van`t Hoffa
K2
1
DH 1
ln
=
( T1 - T2 )
K1
R
K1 stała równowagi reakcji w temp. T1
K2  stała równowagi reakcji w temp. T2
DH o - standardowa entalpia (efekt cieplny ) reakcji
Zmiana stężenia reagentów, temperatury i ciśnienia (w reakcjach między gazami przebiegajacych ze
zmianą ilości moli) prowadzą do zaburzenia (przesunięcia) równowagi i ustalenia nowego stanu równowagi
chemicznej.
Reguła przekory Le Chateliera-Brauna:
Jeżeli układ reagujący będący w stanie równowagi poddamy działaniu zewnętrznemu, tj. zmianie stężenia
reagentów, zmianie ciśnienia lub zmianie temperatury, to w układzie tym równowaga chemiczna przesuwa się
w kierunku przeciwdziałania tym zmianom.
1. Wpływ zmian stężenia
2. Wpływ zmian ciśnienia
Zmiana ciśnienia wywiera wpływ jedynie na wydajność reakcji między reagentami gazowymi i tylko wtedy, gdy
liczba moli produktów reakcji różni się od liczby moli substratów, czyli gdy w reakcji zmienia się objętość
produktów w stosunku do objętości substratów.
" W reakcjach przebiegających ze zmniejszeniem liczby moli (objętości) wzrost ciśnienia przesuwa
równowagę w kierunku produktów, czyli podnosi wydajność reakcji;
" W reakcjach przebiegających ze zwiększeniem liczby moli - wzrost ciśnienia przesuwa równowagę w
kierunku substratów, czyli obniża wydajność reakcji;
" Zmiana ciśnienia nie ma wpływu na wydajność reakcji przebiegających bez zmiany ilości moli
(objętości).
" Dodanie gazu obojętnego: efekt rozcieńczenia reagentów  wpływ taki sam jak obniżenie ciśnienia ogólnego
3. Wpływ zmian temperatury
Zgodnie z równaniem izobary van`t Hoffa:
" DHo > 0 - proces endotermiczny  wzrost temperatury zwiększa wartość stałej
równowagi i podwyższa wydajność procesu
" DHo < 0 - proces egzotermiczny  wzrost temperatury obniża wartość stałej
równowagi i zmniejsza wydajność procesu
J.Szymońska, KChiF UR Kraków, 2013/2014