redox

krysfyna Moskwa

2.. i. Reakcje wymiany

Reakęje wymiany polegają na przekształceniu substratów w substancje nowe (produkty) u innych właściwościach. Rozróżniamy reakcje wymiany pojedynczej i reakcje wymiany podwójnej, które przebiegają wg następującego schematu:

wymiana pojedyncza

AB + C AC + B

np.:

Zn + H₂S0₄ = ZnS0₄ 4- H₂ Fe + CuSO, - FeSO. + Cu

4    4

wymiana podwójna

AB + CD AC + BD np.:

CaCl₂ + H₂S0₄ = CaS0₄ + 2HC1 AgNOj + NaCl = AgCl + NaN0₃

2. 4. Reakcje redoks

Ueakejo redoks są to reakcje równoczesnego utleniania i redukcji, w których pierwiastki biorące utl/.ial w tych przemianach zmieniają stopień utlenienia. Stopień utlenienia jest to liczba ładunków elementarnych, które miałby dany atom, gdyby wszystkie wiązania w związku chemicznym były w pełni jonowe.

1’rocos utleniania związany jest z oddaniem elektronów, a proces redukcji z pobraniem elektronów. Oddanie elektronów powoduje wzrost stopnia utlenienia substancji, a pobranie elektronów powoduje obniżenie stopnia utlenienia substancji. Substancje zawierające atomy lub jony, które przyłączają elektrony nazywamy utleniaczami. Natomiast substancje, których ułomy lub jony oddają elektrony nazywamy reduktorami. W czasie przebiegu reakcji utleniacz ulej-u redukcji, a reduktor - utlenieniu. Ogólna liczba elektronów pobrana przez utleniacz równa ■.u; liczbie elektronów oddanych przez reduktor.

Do reakcji redoks zaliczamy niektóre reakcje syntezy, analizy i wymiany pojedynczej i podwójnej. Na przykład w reakcji syntezy MgO, magnez zmienia stopień utlenienia z 0 na II u więc utlenia się - jest reduktorem), a tlen zmienia stopień utlenienia z 0 na -II (a więc redukuje •.u; icsl utleniaczem). W reakcji wymiany :

2FeCl 4- SnCI, - 2FeCl, + SnCk

O    2    Z    4

/t Li/o /mienia stopień utlenienia z III na II (redukuje się - jest utleniaczem), a cyna ze stopnia iiil< mmia II na IV (utlenia się-jest reduktorem).

1’owyższe równania reakcji redoks są stosunkowo proste i dobranie współczynników ste-* Itioniciiycznych w takich równaniach nie jest trudne - można to wykonać w pamięci. Jednak iii\\n.mi;i wielu reakcji redoks zawierają po kilka reagentów o dość złożonych wzorach, u .-u i;|/ku /. czym ich bilans jest trudny do wykonania w pamięci. Aby dobrać współczynniki Mci limmctiyczne w tych równaniach należy określić stopień utleni en i a pierwiastko w wchód zą-m * 11 w skład reagentów i przeanalizawać, jak zmienia się ich stopień utlenienia w czasie rcakcj i.

Keguly określające stopień utlenienia pierwiastka

Przy ustalaniu stopnia utlenienia stosuje się następujące reguły:

1.    Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce równa jest 0.

2.    Stopień utlenienia pierwiastków wstanie wolnym jest równy O. k Stopień ulleiiiemn linom we wszslkieh /wią/kacli równy jest I. •I. Stopień utlenieniu tlenu w/wią/kiieh wynosi II Wyjątek Mnno

atu mublaakL

Stopień utlenienia wodoru w związkach wynosi I. Wyjątkiem są wodorki metali (w których stopień utlenienia wodoru wynosi -I).

5.

6.    Metale mogą przyjmować tylko dodatnie stopnie utlenienia.

7.    W przypadkach nie objętych powyższymi regułami, ujemne stopnie utlenienia należy przypisywać pierwiastkom o większej elek-troujemności, np w CS, węgiel IV, siarka -II.

Przykład 1.

W oparciu o powyższe reguły ustalić stopnie utlenienia siarki w Oknihilłlp I

następujących związkach :H,S, H,SO., II,S0₄, S₈.    utlenieniu

Rozwiązanie:

a)    H₂S - siarka występuje na -II stopniu utlenienia zgodnie z regułą li 5.

b)    H,SO, - siarka występuje na IV stopniu utlenienia zgodnie z regułą 1, 4 i 5.

c)    H,S0₄ - siarka występuje na VI stopniu utlenienia zgodnie z regułą 1,4 i 5.

d)    S_s - zgodnie z regułą 2 stopień utlenienia siarki w stanie wolnym, niezależnie od budowy jej cząsteczek, równy jest 0.

I Ustalić stopnie utlenienia węgla w związkach::

CO CO, CH CCk H CO CH OH

2    4    4    2    3    3

Przykład 2.

liilllllNIIWHtlll

mlnlu

Dobrać współczynniki stechiometryczne w poniższej reakcji redoks: KMnO, + Na SO, + H,0 MnO, + Na,SO_d +- KOH

4    2    3    2    2    2    4

Rozwiązanie:

Dobierając współczynniki postępujemy następująco: a) Określamy stopnie utlenienia pierwiastków wchodzących w skład ragentów według wyżej wymienionych reguł:

[ VII -II I IV -II i -II IV -II i VI -II i -II i

KMnO, l Na.SO, l 11,0 -* MnO, l Na,SO, i KOI!

h)

lisia lamy, które pierwiastki zmieniły stopień utlenienia. Man gan zmienił stopień utlenienia z VII na IV (zredukował się) i siarka z IV nu VI (utleniła się)

,    !fillikcj;i    .

VII |    IV    IV1

KMnO    l    Na.SO    I HO*    MnO,

•i    'i

I MlIcilMIlM'

VI

Na.SO, i KOI! ■ t ¹

nllniiiii /    11'iliikini

e) ' IJ k Im In my lniana elekli uiimvy piiniięliiji)e, że lie/ha elektronów

uddmtycli w piuccNic utlenienia iihihi być lówmi liczbie deklu i