87 (63)

X. OTRZYMYWANIE PREPARATÓW W WYNIKU REAKCJI UTLENIANIA-REDUKCJI

1. UTLENIANIE I REDUKCJA

Utlenianiem nazywa się proces, w którym atom, jon lub cząsteczka traci jeden lub więcej elektronów, natomiast redukcją nazywa się proces, w którym atom, jon lub cząsteczka przyłącza jeden lub więcej elektronów.

Proces wymiany jednego elektronu jest połączony ze zmianą o jednostkę stopnia (liczby) utlenienia, którego wzrost oznacza utlenienie, a spadek — redukcję. Na przykład:

utlenianie

S²~ <=====^S⁰

redukcja

Utlenianie i redukcja zachodzą podczas reakcji chemicznych przebiegających w wyniku bezpośrednich zderzeń atomów, jonów lub cząsteczek bądź też w wyniku reakcji elektrodowych (anodowe utlenianie i katodowa redukcja) podczas elektrolizy.

Reakcje chemiczne, w których zachodzą procesy wymiany elektronów między dwoma reagentami: reduktorem i utleniaczem, nazywa się reakcjami redukcji-utleniania lub krócej reakcjami redoks.

Utleniaczem nazywa się substancję przyłączającą elektrony, natomiast reduktorem substancję oddającą elektrony. Utleniaczami i reduktorami mogą być atomy, jony lub cząsteczki. Różnią się one między sobą łatwością przyłączania lub oddawania elektronów, dlatego powszechnie stosuje się określenia mocny utleniacz lub słaby utleniacz, mocny reduktor lub słaby reduktor.

Reakcje utleniania-redukcji są wykorzystywane do otrzymywania różnych substancji nieorganicznych, zarówno pierwiastków, jak i ich tlenków, wodorotlenków, kwasów i soli. Przykłady zastosowania reakcji redoks do tego celu podano poniżej.

2. WYPIERANIE PIERWIASTKÓW Z ROZTWOROW ICH SOLI

INNYMI PIERWIASTKAMI

Jeżeli metaliczny cynk zanurzyć do roztworu soli miedzi(II), to pokryje się on metaliczną miedzią. Musi więc zajść reakcja:

Zn⁰ + Cu²⁺ ->• Zn²⁺ + Cu⁰.

W reakcji tej jon miedzi(II)jest utleniaczem dla cynku, dlatego zostaje wyparta z roztworu miedź, natomiast cynk jako reduktor przechodzi w formę utlenioną, którą jest jon Zn^{2 +} .

Podobnie, jeśli na roztwór jodku potasu działać chlorem, następuje wyparcie jodku zgodnie z reakcją:

2KI + Cl₂ -> 2KC1 + I₂.

Utleniaczem w tej reakcji jest gazowy chlor, który utleniając jon jodkowy do wolnego jodu sam redukuje się do jonów chlorkowych.

3. REDUKCJA I UTLENIANIE TLENKÓW, WODOROTLENKÓW, KWASÓW I SOLI

Redukcja i utlenianie różnych związków jest uzależnione od stopnia utlenienia. Reakcje te mogą przebiegać w różnych kierunkach w zwykłej lub podwyższonej temperaturze, w roztworach, pod wpływem przyłożonego potencjału itp.

Na przykład redukcja tlenku zasadowego do metalu przebiega w podwyższonej temperaturze, a reduktorem może być wodór, tlenek węgla, węgiel lub glin, przy czym każdy z nich utlenia się do odpowiedniego związku, np.:

Fe₂0₃ + 3H₂ -> 2Fe + 3H₂0,

Fe₂0₃ + 3CO 2Fe + 3C0₂,