I Wstęp teoretyczny:
1. Amfotery redoks:
Związki, które w zależności od tego czy reagują z silnym utleniaczem, czy z silnym reduktorem są albo reduktorami, albo w drugim przypadku utleniaczami nazywamy amfoterami redoks. Sa to najczęściej jony lub cząsteczki zawierające pierwiastki na pośrednim stopniu utlenienia. Mogą być one zredukowane do niższego stopnia lub utlenione do wyższego. Np.: Mn(II) - Mn(IV) - Mn(VI) - Mn(VII). Z tego szeregu amfoterami redoks są: Mn(IV) i Mn(VI), bowiem występują na posrednim stopniu utlenienia, mogą zatem obniżyć swój stopień utlenienia lub podwyższyć go.
2. Woda utleniona jako utleniacz oraz reduktor w reakcjach redoks:
Jest to typowy amfoter redoks, stosowany częściej jako utleniacz. Jest wygodny w stosowaniu, bowiem nie powoduje wprowadzenia żadnego dodatkowego jonu do badanego roztworu. Nadmiar nadtlenku wodoru rozkłada się łatwo przez wygotowanie , wydziela się przy tym tlen:
. 30 % roztwór
zwany jest perhydrolem i w tej postaci nadtlenek wodoru jest przechowywany. Przy dłuższym przechowywaniu zachodzi rozkład tej substancji.
W reakcjach z reduktorami nadtlenek wodoru reaguje według pierwszego równania, np. z jonami jodkowymi:
(H2O2 jako utleniacz)
W reakcjach z utleniaczami nadtlenek wodoru działa jak reduktor np.:
(H2O2 jako reduktor)
3. Wpływ środowiska na reakcje redoks:
wzór ogólny tej reakcji:
utleniacz 1 + m1H+ + n1e reduktor 1 + m1/2 H2O
Potencjał tego układu można obliczyc ze wzoru Nernsta:
przyjmując, że log aH+ = -pH, można napisać, że:
Gdy reakcja redoks przebiega z udziałem protonu, wówczas zmniejszenie pH, czyli zwiększenie kwasowości środowiska, zwiększa potencjał utleniający układu.
wzór ogólny tej reakcji:
reduktor 2 + m2OH- - n2e utleniacz 2 + m2/2 H2O
Potencjał tego układu można obliczyc ze wzoru Nernsta:
przyjmując, że log aOH- = -pOH=pH-14, można napisać, że:
i ostatecznie:
Z ostatecznego wzoru wynika, że w przypadku reakcji redoks, w których biora udział jony OH-, potencjał redoks układu wzrasta w miarę wzrostu pH . Układ ten jest silniejszym utleniaczem w środowiskach bardziej alkalicznych.
Kwasowość środowiska wpływa też na reakcje redoks przebiegające z jonami hydratowanymi. W układzie jonów wanadu pięcio- i czterowartościowego potencjał wynosi:
Oba jony są w srodowisku wodnym uwodnione. Reakcja
, zatem w środowisku wodnym jest prawie niemożliwa i wytwarza się nowa równowaga redoks. Potencjał tej reakcji zalezy już od nowego potencjału normalnego:
po zmianie [H+] przez pH, otrzymuje sięwyrażenie:
Znając wartości
oraz stężenia
i
można określić krzywą zależności E od pH, która wskazuje, jak bardzo zmienia się potencjał redoks tego układu w zależności od pH.
Przykład takiej krzywej:
Reakcja dysmutacji chloru w układzie chlor-woda zależna jest od pH.
4. Reakcja dysproporcjonowania:
Reakcja dysproporcjonowania (zwane tez reakcją dysmutacji) jest to reakcja polegająca na występowaniu jednego pierwiastka w roli utleniacza i reduktora jednocześnie w jednej reakcji. Np. reakcja:
(utleniacz)
(reduktor)