20861 skanuj0039 (38)

80 3. Równania reakcji chemicznych

3.3. Reakcje utleniająco - redukujące (redoks)

Reakcje utlenienia zawsze przebiegają jednocześnie z procesami redukcji. W trakcie reakcji utlenienia i redukcji (redoks) następują zmiany wartościowości elektrochemicznej reagujących ze sobą atomów czy jonów.

Utlenienie jest to proces związany z podwyższeniem stopnia utlenienia, a redukcja wiąże się z obniżeniem stopnia utlenienia. W procesie utlenienia następuje oddanie elektronów, a w procesie redukcji pobranie elektronów. W równaniach chemicznych, gdzie występują procesy redoks, bilansowanie reakcji polega na:

a)    określeniu stopnia utlenienia wszystkich atomów biorących udział w reakcj i,

b)    ustaleniu utleniacza i reduktora, wyliczeniu współczynników uwzględniających liczbę elektronów oddanych i przyjętych,

c)    zbilansowaniu atomów i ładunków substratów z produktami.

Na przykładach przedstawiono tok postępowania w trakcie rozwiązywania równań redoks. i. As + S—tAs&j

Stopień utlenienia pierwiastków wynosi zero.

Atom arsenu wchodząc w reakcję z starką oddaje 3 elektrony, a siarka pobiera 2 elektrony.    ™" ’

Utlenianie:    As-3e--—As** /x2 (a)

Redukcja:    S + 2e —-»* S²” / x3 (b)

W celu zbilansowania ilości elektronów równanie (a) mnożymy przez 2, a równanie (b) przez 3.

Utlenienie:    2As-6e -*■ 2As⁵'

Redukcja:    3S + 6e * 3S²~ ^

po zbilansowaniu:

2As + 3S As₂Sj 2. S + HNOj H2SO4 + NO

W cząsteczce HNOj tlen ma wartościowość -2, a wodr +1. Sumaryczna wariośoiowość tych atomów wynosi 3 ■ (~2) ■ -S. Aby cząsteczka HNOj misia

ładunek 0, wartościowość azotu musi wynosić +5. Analogicznie w kwasie siatkowym: 4 • (-2) + 2 • I = -6, więc wartościowość siarki wynosi +6.

Utlenienie:    S° - 6e ■—» S⁶*

Redukcja. N^3ł + 3e —► N* /x2

S°-6e -► S*

2N* - 6e -- 2N*

Zbilansowane równania przenosimy na równania pierwotne i sumujemy ilość atomów w substratach i produktach.

S + 2HNOj -* H3SO4 + 2NO

3.    Cu + HNOj —» Cu(NOj>2+NO + ...

Po wyliczeniu wartościowości atomów w substratach i produktach reakcje utleniania i redukcji są.następujące:    *

Utlenienie:    Cu°-2e -*■ 3 Cu* /x3

Redukcja:    N⁵⁺ + 3e -► N* /x2

3Cu-6e -► 3 Cu*

2N* + 6e-- 2N*

Po pizeniesieniu zbilansowanych reakcji redoks należy zwrócić uwagę na

*- potrzebne jony NQj“ po stronie produktów.--    --

3Cu + 2HNO| +,6HNO»;-»3Cu(NOł)2+2NO »...

Po podsumowaniu okazuje się, że po stronie produktów należy dodać 3 cząsteczki H2O

Cu+8HNO1 — 3Cu(N0₃)2 + 2NQ + 3IW

4.    AsiSj + HMQj+_^H3As(>4 + H|S04 + N0

W tym przykładzie kilka jonów zmienia wartościowość.

Utlenienie:    2As*    -    4c 1     ►    2As*

Utlenienie:    3S*    -    24eJ    " -►    3S*

Redukcja:    N*    +    3e -*-    N*    28

3 As₂Sj + 28HNOj +... -» 6HjAsO< + 9H₂SO* + 28NO Podsumowanie wskazuje, że po stronie substratów brakuje 8 atomów wodom i 4 atomy tlenu, co óąjc 4 cząsteczki wody.