Proces
utleniania i redukcji.
1. Stopień
utlenienia Stopień utlenienia pierwiastka w danym związku chemicznym jest to
liczba ładunków elementarnych dodatnich lub ujemnych jakie zyskałby
atom gdyby rozpatrywany związek miał budowę jonową. Obliczanie
stopnia utlenienia opiera się na teoretycznym rozpatrywaniu ładunku
elektrycznego jaki pojawiłby się w każdym atomie , gdyby atomy
połączone były wiązaniami jonowymi. Wartość stopnia utlenienia podaje
się liczbą rzymską , znak + lub – pisze się przed liczbą , np. : +I, -II.
W związkach wieloskładnikowych stopień utlenienia oblicza się na
podstawie następujących reguł:
1)suma stopni utlenienia w cząsteczce musi być równa zeru,
np.; H+I2 O-II +2 – 2 = O
2)stopień utlenienia tlenu wynosi –II, z wyjątkiem fluorku tleni
OF2, gdzie jest na +II stopniu utlenienia oraz nadtlenków , np.: H2O2, w których jest na – I stopniu utlenienia.
3)fluor jest we wszystkich związkach ma stopień utlenienia –I
4)wodór w większości związków ma stopień utlenienia +I, jedynie w
wodorkach metali ma –I, np.: Ca +IIH2-I
5)stopień utlenienia metalu jest dodatni i równy liczbowo jego
wartościowości formalnej w danym związku
6)stopień utlenienia pierwiastka w stanie wolnym jest równy zero, O20,
Na0
7)stopień utlenienia
jonu prostego jest równy ładunkowi jonu Na+ ,
stopień utlenienia = +I
8)suma stopni utlenienia jonu złożonego jest równa ładunkowi jonu,
np. SO42- 4 x (-2) + X = -2, czyli X = 6 i taki jest stopień utlenienia
siarki w tym jonie.
II. Reakcje utleniania i redukcji.
Utlenianie jest to
Proces oddawania
elektronów co prowadzi do
podwyższenia stopnia utlenienia
Redukcja jest to proces pobierania elektronów co prowadzi do obniżenia
stopnia utlenienia. Reakcje w których oba procesy zachodzą
równocześnie nazywamy reakcjami utleniania
redukcji , bądź reakcjami
redoks.
Pierwiastek podwyższający swój stopień utlenienia , czyli utleniający się
nazywamy reduktorem. Pierwiastek obniżający swój stopień utlenienia ,
czyli ulegający redukcji nazywamy utleniaczem.
III. Bilansowanie
reakcji redoks.
Aby prawidłowo zbilansować równanie reakcji chemicznej należy:
1)prawidłowo obliczyć stopnie utlenienia pierwiastków
2)zapisać równania połówkowe , ustalić liczbę elektronów pobranych
przez utleniacz oraz oddanych przez reduktor
3)należy pamiętać, że procesy utleniania i redukcji zachodzą
jednocześnie, a więc ilość elektronów oddanych przez reduktor muszą
być równe ilości elektronów pobranych przez utleniacz . W celu
zbilansowania tych ilości , czyli ustalenia współczynników
stechiometrycznych ustala się dla nich najmniejszą wspólną
wielokrotność.
4)ustalone liczby wpisuje się jako współczynniki stechiometryczne danej
reakcji
5)należy sprawdzić poprawność doboru współczynników przez policzenie
liczby atomów przed i po reakcji.
6)szczególnym przykładem reakcji redoks są reakcje
dysproporcjonowania ( dysmutacji). W reakcjach tych część atomów
tego samego pierwiastka ulega utlenieniu , a część redukcji
IV Przykład
Na podstawie bilansu elektronowego dobierz współczynniki stechiometryczne w podanym równaniu reakcji chemicznej:
P + HNO3 + H2O --->H3PO4 + NO
1. Obliczamy stopień utlenienia pierwiastków
P0 + H+I N +V O3-II + H2O ---> H3 +I P +V O4-II + N+II O –II
2. Zapisujemy równania połówkowe
P0 - 5 e --> P5+ - proces utleniania 3
N5+ + 3e -> N2+ - proces redukcji 5
3. Najmniejsza wspólna wielokrotność elektronów oddanych i pobranych
to 15, następnie liczbę tę dzielimy przez 5 i przez 3, otrzymujemy
współczynniki stechiometryczne dla P i N. Zapisujemy je w równaniu,
ilość wody dobieramy sami.
3P + 5HNO3 + 2H2O ---> 3H3PO4 + 5NO
Fosfor jest reduktorem, a azot utleniaczem.
Więcej streszczeń na temat Proces utleniania i redukcji