Reakcje utleniania redukcji są to reakcje chemiczne, podczas których następuje zmiana stopni utleną nil atomów w wyniku wymiany elektronów. Wymiana elektronów zachodzi pomiędzy reduktorem,Imw oddaje elektrony, i utleniaczem pobierającym elektrony:
Mg" - 2c ----*■ Mg“ proces utleniania
2 0° + 2e —► 2 Cl-1 proces redukcji
Reakcje le me mogą przebiegać niezależnie, gdyż elektrony oddane przez atomy magnezu w reakcji uiit mania są pobrane przez atomy chloru w reakcji redukcji.
utlenianie
L _i o n_,-i Mg + Cl2 — Mg Cl2
I ... I
redukcja
W kazdci reakcji utleniania-redukcji liczba elektronów oddanych w procesie utleniania musi być równa liczbie elektronów pobranych w procesie redukcji.
Utlenianie - proces oddawania elektronów związany z podwyższaniem stopnia utlenienia reduktora, Redukcja - proces przyjmowania elektronów związany z obniżaniem stopnia utlenienia utleniacza Utleniacz - przyjmuje elektrony w reakcji redukcji.
Reduktor - oddaje elektrony w reakcji utleniania.
Stopień utlenienia - pojęcie umowne. Stopień utlenienia pierwiastka w danym związku chemicznym jest to liczba dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych, jakie przypisalibyśmy atomom danego pierwiastka w związku, gdyby wszystkie wiązania utworzone przez ten atom były jonowe.
Reguły obliczania stopni utlenienia:
1. Atomy (cząsteczki) pierwiastków w stanie wolnym mają zawsze stopień utlenienia równy zero.
Z Sum stopni utlenienia wszystkich atomów wchodzących w skład cząsteczki równa jest zero.
3 suma stopni utlenienia wszystkich atomów wchodzących w skład jonu równa jest ładunkowi jonu.
4 Fluor w związkach ma zawsze stopień utlenienia równy -I.
V Tlen * związkach ma na ogól stopień utlenienia równy -II, ale w nadtlenkach (np. H,Op równy -I, ponadtlenkach równy -1 i w cząsteczce fluorku tlenu OFi równy II.
6. Vodór w związkach, w większości przypadków, ma stopień utlenienia równy 1, ale w wodorkach D łowców i bcryiowcow równy -I.
7. Luowcc w związkach chemicznych mają zawsze stopień utlenienia I,a berylowce II.
K Atomy metali w związkach przyjmują dodatnie stopnie utlenienia.
Specyficzne reguły obliczania stopni utlenienia dotyczą związków organicznych. Każdy atom węgla )cs traktowany oddzielnie
1 Suma stopni utlenienia każdego atomu węgla w związku i związanych z nim podstawników, różnych od atomów węgla, jest równa zero, np.
C “H, -CHj - OH C'UJH, - OHO C”®H, - COOH
2. W cząsteczkach np eterów , estrów tlen występuje jako element szkieletu węglowego cząsteczki i stąd jego stopień utlenienia II .rozkłada się równomiernie" na sąsiadujące z nim atomy węgla, np.
O
CB,Hł-C“-0-CBH,
V Grupie funkcyjne) zawierającej azot przypisuje sii; stopień utlenienia T atomem węglu, np.
na luitlr wiązanie Im /m ■ m
nii4
-NO,
4. Mostek dlhliirc z.kowy potraktowany jako caltiść posiada stopień utlenienia -II Przykładowa reakcja utlcnianla-rcdukcjl z udziałem związku organicznego
3 (. '"II, - CI I, - Oli ♦ 2 K,Crv,,07 + H 11^*0, » 3 C "'II, - C*OOH ♦ 2 *• 2 KrSO, + i mp
C - 4c Cr¥l + 3c
I 12 |
Ci* ! • 4
Reakcja dysproporcjonowanla (dysniutucjl) jest szczegółnym rodzajem n akcji utleniania redukcji w której atomy lego samego pierwiastka ulcHają zarówno procesowi utleniania, jak i redukcji, np
3 HCI'0 -----► 2 HQ ' ♦ HCIvO,
Atom chloru Cl1 jest równocześnie utleniaczem 1 reduktorem.
3 HN"'0, -» KIPO, ♦ 2 N*0 ♦ H,0
Atom azotu N"1 jest równocześnie utleniaczem i reduktorem
Analizując powyższe przykłady, można stwierdzić, ze reakcje te zachodzą, gdy atom pierwiastka może występować na co najmniej 3 różnych stopniach utlenienia oraz gdy związek, w którym występuje na ptared nim stopniu utlenienia, jest mniej trwały od związków pierwiastka z pozostałymi stopniami utlenienia
Reakcja oynproporcjonowania jest kolejnym przykładem reakcji utieniania-rrdukcji. w której atomy tego samego pierwiastka z dwóch różnych stopni utlenienia przechodzą na Jeden wspólny, np
CO, + C* - —w 2 C"0
utleniacze |
reduktory |
• posiadają właściwości utleniające, • występując na najwyższym możliwym stopniu utlenienia, mają tylko możliwość jego obniżenia, s pierwiastki charakteryzujące się dużą clcktro-ujcmnością, np. tlen, fluor, chlor oraz np H,0,. Mg",SO/ , NO,', MnO,-,Cr,Of *•. |
• posiadają właściwości redukujące. s występując na najniższym mozkwym stopniu utlenienia, mają tylko możliwość jego jn hJ wyzs/cnia, • pierwiastki charakteryzujące się małą elektro-ujeinnością, np lltowce, beryłowce. glin. węgiel, H, oraz np. 1*-, to,*-, NO,'. |
Suli------1~ L-l---1 — r - * ifii -*- ■- -f f * I - | f---“-*■—*—|- 47