Chemia/Reakcje utleniania i redukcji
Umiesz już otrzymać tlen z tlenku rtęci(II) lub manganianu(VII) potasu, przeprowadzić reakcję siarki, węgla i magnezu z tlenem, otrzymać dwutlenek węgla z węglanu wapnia i kwasu solnego, przeprowadzić reakcję magnezu z dwutlenkiem węgla, otrzymać wodór z cynku i kwasu solnego oraz w reakcji magnezu z parą wodną.
Potrafisz również zapisać słownie przebieg tych reakcji i rozpoznać czy jest to reakcja syntezy, analizy czy wymiany. Aby jeszcze lepiej poznać właściwości wodoru przeprowadź doświadczenie, działając wodorem na tlenek miedzi(II)
|
Na dno probówki wsyp małą ilość tlenku miedzi (II). Wodór, otrzymany jak w doświadczeniu 11., wprowadź do probówki tuż przy tlenku miedzi(II). Po 2-3 minutach przepuszczania wodoru, zacznij ostrożnie nagrzewać dno probówki. |
- reakcje utleniania-redukcji mają zastosowanie w przemyśle do otrzymywania metali z rud. Często stosowanym reduktorem w procesach przemysłowego otrzymywania jest, np. molibdenu czy wolframu.
- jeżeli w reakcji znajduje się pierwiastek w stanie wolnym, to taka reakcja automatycznie jest reakcją redukcji-utlenienia, bo nie każda przemiana chemiczna jest reakcją redoks
Wodór reaguje z czarnym tlenkiem miedzi(II). Na dnie probówki tworzy się czerwony nalot metalicznej miedzi, a na ściankach probówki skrapla się para wodna. Zaszła zatem reakcja chemiczna:
W praktyce każda rzeczywista reakcja, w której następuje zmiana stopnia utlenienia atomów lub ich grup jest reakcją redoks, gdyż każdej reakcji redukcji musi towarzyszyć reakcja utlenienia i na odwrót. Rzeczywisty mechanizm danej reakcji jest zwykle bardziej złożony. Dla odróżnienia tych pojedynczych redukcji i utlenienia od faktycznych reakcji używa się zwykle do ich zapisu znaku "=" a nie "→". W zapisie tym symbol "e−" oznacza przekazanie lub przyjęcie elektronu, jednak nie w sensie dosłownym, lecz takim jaki jest przyjęty w definicji stopnia utlenienia. Liczby występujące w górnych indeksach tych równań oznaczają stopień utlenienia. Jest to reakcja wymiany, polegająca na tym, że wodór "odebrał" tlen z tlenku miedzi(II) i połączył się z nim, dając wodę (tlenek wodoru). Taka reakcja nosi nazwę reakcji utleniania-redukcji (redoks). Utlenianie jest to proces/reakcja chemiczna, wskutek której pierwiastek, który ulega utlenieniu zwiększa swój stopień utlenienia np. żelazo z +II przechodzi na +III. W tym wypadku wodór przyłączył tlen, dając tlenek wodoru. Proces odwrotny do utleniania to redukcja, czyli proces/reakcja chemiczna, wskutek której pierwiastek, który ulega redukcji zmniejsza swój stopień utlenienia. Tlen odłączył się od miedzi, czyli miedź uległa redukcji. W tej reakcji wodór jest reduktorem - pierwiastkiem, który przyłącza tlen, a miedź jest utleniaczem - pierwiastkiem, który oddaje tlen. Istnieją także tzw. reakcje dysproporcjonowania, czyli reakcje, w których ta sama substancja/związek chemiczny ulega redukcji i utlenieniu jednocześnie. Np. reakcja utlenienia jonów chloranowych (V) (ClO3-) do jonów chloranowych (VII) (ClO4-) oraz jednocześnie ich redukcja do jonów chlorkowych (Cl-).
Reakcje utleniania-redukcji polegające na przyłączaniu lub
odbieraniu tlenu są jednymi z wielu typów procesów redoks,
w których niekoniecznie biorą udział tlen i wodór, gdyż
istota procesu redoks polega na zmianie tzw. stopnia
utlenienia pierwiastka.
Zapisujemy to tak:
_i_wodoru.gif)
Rakcje chemiczne można podzielić na następujące typy:
|
Utlenianie – zwiększenie stopnia utlenienia pierwiastka (przyłączanie tlenu do reduktora).
Redukcja – zmniejszenie stopnia utlenienia pierwiastka (odłączanie tlenu od utleniacza). Utleniacz – substancja/związek chemiczny, która ulega reakcji redukcji (oddaje tlen (redukuje się)). Reduktor – substancja/zwiazek chemiczny, który ulega reakcji utlenienia (przyłącza tlen (utlenia się)). |