• Czym są reakcje redoks?
• Charakterystyka reakcji redoks
• Rodzaje reakcji redoks
• Przykłady reakcji redoks
• Zastosowania przemysłowe

Wyjaśniamy czym są reakcje redoks, jakie istnieją typy, ich zastosowania, charakterystyka i przykłady reakcji redoks.

W reakcjach redoks jedna cząsteczka traci elektrony, a inna je odbiera.

Czym są reakcje redoks?

w chemia, jest znany jako reakcje redoks, reakcje redukcji tlenków lub reakcje redukcji-utleniania do reakcji chemicznych, w których następuje wymiana elektrony między atomami lub molekuły zaangażowany.

Ta wymiana znajduje odzwierciedlenie w zmianie stanu utlenianie odczynników. Reagent, który oddaje elektrony, ulega utlenianiu, a ten, który je otrzymuje, redukcji.

Stopień utlenienia wskazuje ilość elektronów, które atom pierwiastka chemicznego oddaje lub przyjmuje, gdy jest częścią a Reakcja chemiczna. Można to również interpretować jako domniemany ładunek elektryczny że pewien atom miałby, gdyby wszystkie jego wiązania z innymi atomami były całkowicie jonowe. Nazywany również stopniem utlenienia lub Walencja.

Stan utlenienia jest wyrażony w liczby całkowite, będąc zerowym stanem utlenienia pierwiastków obojętnych. W związku z tym może przyjmować wartości dodatnie lub ujemne w zależności od typu atomu i reakcji, w której uczestniczy. Z drugiej strony niektóre atomy Posiadają zmienne stopnie utlenienia w zależności od reakcji, w której biorą udział.

Dowiedz się, jak poprawnie określić stan lub stopień utlenienia każdego atomu w a związek chemiczny Niezbędne jest zrozumienie i analiza reakcji redoks. Istnieją pewne zasady, które pozwalają obliczyć ich wartości:

• Stopień utlenienia obojętnych pierwiastków lub cząsteczek wynosi zero. Na przykład: metale stałe (Fe, Cu, Zn…), cząsteczki (O2, N2, F2).
• ten jony związki jednego atomu mają stopień utlenienia równy ich ładunkowi. Na przykład: Na+, Li+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, Cl–.
• Fluor ma zawsze stopień utlenienia -1, ponieważ jest najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem, jaki istnieje (F–).
• Wodór ma zawsze stopień utlenienia +1 (H+), z wyjątkiem wodorków metali (wodorek potasu, KH), gdzie ma stopień utlenienia -1 (H–).
• Tlen ma stopień utlenienia -2, z kilkoma wyjątkami:
  • Kiedy tworzy związki z fluorem, ma stopień utlenienia 2+. Na przykład: difluorek tlenu (OF2).
  • Kiedy tworzy nadtlenki, ma stopień utlenienia -1 (O22-). Na przykład: nadtlenek wodoru (H2O2), nadtlenek sodu (Na2O2).
  • Kiedy tworzy ponadtlenki, ma stopień utlenienia -½ (O2–). Na przykład: ponadtlenek potasu (KO2).
• Suma algebraiczna stopni utlenienia atomów tworzących związek obojętny wynosi zero.
• Suma algebraiczna stopni utlenienia atomów tworzących jon wieloatomowy jest równa ładunkowi tego jonu. Na przykład: anion siarczanowy (SO42-) ma stopień utlenienia -2, który jest równy sumie stopni utlenienia siarki i tlenu, każdy pomnożony przez ilość każdego atomu w związku, w tym przypadku ma jeden atom siarki i cztery atomy tlenu.
• Liczby utlenienia niektórych pierwiastki chemiczne mogą się różnić w zależności od obojętnego związku lub jonu, którego są częścią. Następnie można obliczyć stopień utlenienia atomu w związku w następujący sposób:

Gdzie nie() oznacza stopień utlenienia, a pierwiastek chemiczny znajduje się w nawiasach.

W ten sposób w każdej reakcji redoks występują dwa rodzaje reagentów, jeden oddający elektrony i drugi je akceptujący:

• Środek utleniający. To atom wychwytuje elektrony. W tym sensie jego początkowy stan utlenienia zmniejsza się i następuje redukcja. W ten sposób zwiększa swój ujemny ładunek elektryczny, zyskując elektrony.
• Środek redukujący. To atom oddaje elektrony i zwiększa swój początkowy stan utlenienia, ulegając utlenianiu. W ten sposób zwiększa swój dodatni ładunek elektryczny, oddając elektrony.

Niektóre chemikalia mogą być jednocześnie utleniane i redukowane. Te pierwiastki nazywane są amfolitami, a proces, w którym to się dzieje, nazywa się amfoliizacją.

Reakcje redoks są jedną z najczęstszych reakcji chemicznych w wszechświat, ponieważ są one częścią procesów fotosynteza w rośliny i z oddechowy u zwierząt, które pozwalają na ciągłość życie.

Charakterystyka reakcji redoks

Reakcje redoks są wokół nas każdego dnia. Utlenianie metale, ten spalanie gazu w kuchni czy nawet utlenienia glukozy w celu uzyskania ATP w naszym ciele to kilka przykładów.

W większości przypadków reakcje redoks uwalniają znaczną ilość Energia.

Ogólnie każda reakcja redoks składa się z dwóch etapów lub reakcji połówkowych. W jednej z reakcji połówkowych zachodzi utlenianie (reagent ulega utlenieniu), aw drugiej następuje redukcja (reagent jest redukowany).

Całkowita reakcja redoks, która powstaje w wyniku algebraicznego połączenia wszystkich połówkowych reakcji, często nazywana jest „reakcją globalną”. Należy zauważyć, że gdy półreakcje są łączone algebraicznie, należy dostosować zarówno masę, jak i ładunek. Oznacza to, że liczba elektronów uwolnionych podczas utleniania musi być taka sama, jak liczba elektronów uzyskanych podczas redukcji, a masa każdego reagenta musi być równa masie każdego produktu.

Na przykład:

• Redukcja połówkowa. Redukcja Miedź przechwytując dwa elektrony. Zmniejsza jego stopień utlenienia.
  
• Półreakcja utleniania. Utlenianie żelaza przez utratę dwóch elektronów. Zwiększa jego stopień utlenienia.
  
  Reakcja globalna:
  

Rodzaje reakcji redoks

Reakcje spalania (reakcje redoks) uwalniają energię, która może wywołać ruch.

Istnieją różne rodzaje reakcji redoks, obdarzonych różnymi charakterystykami. Najczęstsze typy to:

• Spalanie. Spalanie to reakcje chemiczne redoks, które uwalniają znaczną ilość energii w postaci ciepło Y światło. Reakcje te są szybkimi utlenianiami, które wydzielają dużo energii. Uwolniona energia może być wykorzystana w kontrolowany sposób do generowania ruchu w silnikach samochodowych. Element zwany utleniacz (który jest redukowany i utleniany do paliwa) oraz element paliwowy (który jest utleniany i redukowany do utleniacza). Niektóre przykłady paliw to benzyna i gaz, którego używamy w naszych kuchniach, podczas gdy najbardziej znanym utleniaczem jest gazowy tlen (O2).
• Utlenianie metali. Są to reakcje wolniejsze niż spalanie. Powszechnie opisuje się je jako degradację niektórych materiałów, zwłaszcza metalicznych, przez działanie na nie tlenu. Jest to zjawisko znane na całym świecie i codzienne, zwłaszcza w populacjach przybrzeżnych, gdzie sole ze środowiska przyspieszają (katalizują) reakcję. Dlatego samochód po zawiezieniu nas na plażę musi zostać oczyszczony z wszelkich śladów słonej wody.
• Dysproporcja. Znane również jako reakcje dysmutacji, przedstawiają pojedynczy odczynnik, który jest jednocześnie redukowany i utleniany. Typowym tego przykładem jest rozkład nadtlenku wodoru (H2O2).
• Proste przewijanie. Nazywane również "prostymi reakcjami podstawienia", występują, gdy dwa elementy zamieniają się swoimi miejscami w tym samym związku. Oznacza to, że jeden pierwiastek zastępuje drugi dokładnie na swoim miejscu we wzorze, równoważąc odpowiednio ich ładunki elektryczne innymi atomami. Przykładem jest to, co się dzieje, gdy metal wypiera wodór w kwasie i tworzą się sole, co ma miejsce, gdy baterie awarii urządzenia.

Przykłady reakcji redoks

Przykłady reakcji redoks są bardzo liczne. Postaramy się podać przykład każdego z opisanych wcześniej typów:

• Spalanie oktanu. Oktan jest węglowodór składnik benzyny używanej do napędu silników naszych samochodów. Kiedy oktan reaguje z tlenem, oktan ulega utlenieniu, a tlen jest redukowany, uwalniając w wyniku tej reakcji dużą ilość energii. Ta uwolniona energia jest wykorzystywana do generowania pracy w silniku, wytwarzając w tym procesie również dwutlenek węgla i parę wodną. Równanie reprezentujące tę reakcję to:
  
• Rozkład nadtlenku wodoru. Jest to reakcja dysmutacji, w której nadtlenek wodoru rozkłada się na elementy składowe, wodę i tlen. W tej reakcji tlen jest redukowany poprzez zmniejszenie stopnia utlenienia z -1 (H2O2) do -2 (H2O), a utleniany poprzez zwiększenie stopnia utlenienia z -1 (H2O2) do 0 (O2).
  
• Zastąpienie srebra miedzią. Jest to reakcja przemieszczenie prosty, w którym można zobaczyć, jak poprzez zanurzenie fragmentu metalicznej miedzi w roztworze azotanu srebra, kolor roztworu zmienia kolor na niebieski, a na fragmencie miedzi osadza się cienka warstwa metalicznego srebra. W tym przypadku część metalicznej miedzi (Cu) zostaje przekształcona w jon Cu2+, jako część azotanu miedzi (II) (Cu (NO3) 2), którego roztwór ma piękny niebieski kolor. Z drugiej strony część kationu Ag +, który jest częścią azotanu srebra (AgNO3), jest przekształcana w metaliczne srebro (Ag), które jest osadzane.
  
• Reakcja cynku z rozcieńczonym kwasem solnym. Jest to prosta reakcja zastępowania, w której wodór w HCl (aq) jest zastępowany przez cynk z wytworzeniem soli.
  
• Utlenianie żelaza. Metaliczne żelazo utlenia się, gdy wchodzi w kontakt z tlenem z powietrze. Widać to w życiu codziennym, gdy żelazne przedmioty tworzą warstwę brązowej rdzy, gdy są wystawione na działanie powietrza przez dłuższy czas. W tej reakcji metaliczne żelazo (Fe), które ma stopień utlenienia 0, przekształca się w Fe3 +, to znaczy jego stopień utlenienia wzrasta (utlenia się). Z tego powodu mówi się intuicyjnie lub potocznie: żelazo rdzewieje.
  

Zastosowania przemysłowe

W elektrowniach reakcje redoks są w stanie poruszać dużymi silnikami.

Przemysłowe zastosowania reakcji redoks są nieograniczone. Na przykład reakcje spalania są idealne do produkcji stanowisko który służy do generowania ruch w dużych silnikach stosowanych w elektrowniach do produkcji Elektryczność.

Proces polega na spalaniu paliwa kopalne aby uzyskać ciepło i produkować para wodna w kotle, para ta jest następnie wykorzystywana do napędzania dużych silników lub turbin. Z drugiej strony reakcje spalania są również wykorzystywane do napędzania silnika pojazdów silnikowych wykorzystujących paliwa kopalne, takich jak nasze samochody.

Z drugiej strony reakcje redoks podstawienia i przemieszczenia są przydatne do uzyskania pewnych pierwiastków w stanie czystości, który nie jest często obserwowany w Natura. Na przykład srebro jest wysoce reaktywne. Chociaż rzadko zdarza się, aby był czysty w podłożu mineralnym, wysoki stopień czystości można uzyskać poprzez reakcję redoks. To samo dzieje się z pozyskiwaniem soli i innych związki.