Οξειδοαναγωγή. Εισαγωγική Χημεία

Transcript

1 Οξειδοαναγωγή Εισαγωγική Χημεία

2 Οξειδωτικά:Αυτά που προκαλούν οξείδωση, κερδίζουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια,ανάγονται, ο ΑΟ του στοιχείου μειώνεται Αναγωγικά:προκαλούν αναγωγή, χάνουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια, οξειδώνονται, ο ΑΟ του στοιχείου αυξάνεται Οξειδωτικά Πρόσληψη ηλεκτρονίων Αναγωγικά στοιχεία Απώλεια ηλεκτρονίων

3 Δώστε τους ΑΟ κάθε ατόμου, διευκρινίζοντας ποιό οξειδώνεται και ποιό ανάγεται

4 Η σειρά δραστικότητας των στοιχείων Mg(s) + 2H + (aq) Mg 2+ (aq) + H 2 (g)

5 Ισχυρώς αναγωγικό Οξείδωση Αναγωγή Οποιοδήποτε στοιχείο είναι ψηλότερα στη σειρά δραστικότητας, ανάγει τα ιόντα των στοιχείων που βρίσκονται χαμηλότερα από αυτό Επειδή ο χαλκός είναι πάνω από τον άργυρο, π.χ., ο χαλκός μπορεί να δώσει ηλεκτρόνια στον άργυρο: ασθενώς αναγωγικό

6 Η σειρά δραστικότητας των μετάλλων Η θέση του υδρογόνου ιδιαίτερα σημαντική Δείχνει την τάση των μετάλλων να αντιδρούν με υδατικά όξινα διαλύματα με παραγωγή Η 2 Τα μέταλλα στην κορυφή του πίνακα (αλκάλια, ΙΑ) και οι αλκαλικές γαίες (ΙΙΑ) αντιδρούν ακόμα και με πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις Η + (καθαρό νερό)

7 Δραστικότερα μέταλλα Λιγότερο δραστικά μέταλλα

8 Υπολογισμός ΑΟ για όλα τα άτομα Εύρεση συντελεστών σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

9 Αύξηση Αριθμού οξείδωσης Καθαρή αύξηση +2 Μείωση Αριθμού οξείδωσης Καθαρή μείωση -5 Πολλαπλασιάζουμε επί τους συντελεστές αυτούς έτσι ώστε να εξισωθούν η ολική αύξηση του ΑΟ με την ολική του μείωση

10 Και επειδή η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε όξινο υδατικό διάλυμα Προσθήκη Η+ για την αντιστάθμιση των ατόμων Η Πρώτα προστίθενται τα μόρια αυτά του νερού για να αντισταθμίσουν τα άτομα Ο

11 Σύνοψη Γραφή της ιοντικής αντίδρασης χωρίς αντιστάθμιση των συντελεστών Αντιστάθμιση των συντελεστών για όλα τα στοιχεία πλην των Ο και Η Απόδοση αριθμών οξείδωσης σε όλα τα άτομα Εντοπισμός των ατόμων των οποίων οι ΑΟ μετεβλήθησαν και υπολογισμός της μεταβολής Εξίσωση της ολικής αύξησης του ΑΟ του ατόμου το οποίο οξειδώνεται με την ολική μείωση του ΑΟ του ατόμου που ανάγεται

12 Αντιστάθμιση για το Ο προσθέτοντας μόρια νερού στην πλευρά της αντίδρασης με τα λιγότερα άτομα Ο και στην συνέχεια αντιστάθμιση του Η με την προσθήκη Η+ στην πλευρά με τα λιγότερα Η Ελέγχετε την απάντησή σας για το κατά πόσον η αντίδραση είναι ισοσταθμισμένη τόσο ως προς τον αριθμό των ατόμων όσο και ως προς τα φορτία

13 Παράδειγμα Πορφυρό υδατικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου (KMnO 4 ) αντιδρά με υδατικό διάλυμα θειώδους νατρίου (Na 2 SO 3 ) σε βασικό διάλυμα και δίδει πράσινα μαγγανικά ιόντα (MnO 4- ) και θειϊκά ανιόντα. Γράψτε την χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα

14 Χωρίς αντιστάθμιση Βήματα 1 και 2: Η (ιοντική) αντίδραση είναι ισοσταθμισμένη για όλα τα άτομα πλην Η και Ο Βήμα 3: Απόδοση ΑΟ σε όλα τα άτομα Βήμα 4: Κοιτάζουμε ποιά άτομα άλλαξαν ΑΟ και πόση ήταν η αλλαγή αυτή: Το Mn από =7 σε +6, μεταβολή κατά +1 (κέρδος ενός ηλεκτρονίου). Το S οξειδώθηκε από +4 σε +6 (απώλεια δύο ηλεκτρονίων)

15 Βήμα 5: S από +4 σε +6 Κέρδος +2 e Mn από +7 σε +6, Μείωση -1 e Επιλέγονται συντελεστές έτσι ώστε το κέρδος να αντισταθμίζει την απώλεια

16 Βήμα 6: Αντισταθμίζουμε για το Ο προσθέτοντας μόριο νερού αριστερά (μικρότερος αριθμός ατόμων Ο). Αντιστάθμιση Η με προσθήκη 2Η + στο δεξιό μέρος Παρόλο που όλοι οι συντελεστές δείχνουν ότι η αντίδραση είναι ισοσταθμισμένη, δεν είναι απόλυτα σωστή, διότι σύμφωνα και με την εκφώνηση, η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε αλκαλικό περιβάλλον. Η παραπάνω αντίδραση ωστόσο παραπέμπει σε όξινο περιβάλλον. Διόρθωση μπορεί να γίνει με την προσθήκη 2 ΟΗ - και στα δύο μέλη

17 τελικά μεταβολή μεταβολή

18 Αντιστάθμιση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής Η μέθοδος των ημι-αντιδράσεων Κλειδί: Μια αντίδραση οξειδο-αναγωγής μπορεί πάντοτε να αναλυθεί σε δύο επιμέρους αντιδράσεις (οξείδωση-αναγωγή) Υδατικό διάλυμα διχρωμικού καλίου με διάλυμα χλωριούχου νατρίου Διαπιστώνουμε ποιά άτομα οξειδώνονται και ποιά ανάγονται Cl οξειδώνεται από -1 σε 0 Το Cr ανάγεται από +6 σε +3 Ημιαντίδραση οξείδωσης Ημιαντίδραση αναγωγής

19 Οξείδωση Προστίθεται ο συντελεστής για την ισοστάθμιση του Cl Προστίθεται ο συντελεστής για την ισοστάθμιση του Cr Αναγωγή Προσθήκη νερού στην πλευρά που υπάρχουν λιγότερα άτομα Ο, και για το Η προσθέτοντας Η+ στην πλευρά με λιγότερα άτομα Η Η αντίδραση οξείδωσης δεν έχει Ο αλλά η αντίδραση της αναγωγής έχει. Προστίθενται 7 μόρια νερού δεξιά και αριστερά 14 Η+

20 Οι ημιαντιδράσεις αντισταθμίζονται για το φορτίο με την προσθήκη ηλεκτρονίων

21 Εξίσωση μεταξύ φορτίων με πολλαπλασιασμό επί κατάλληλους συντελεστές έτσι ώστε ο αριθμός των ηλεκτρονίων που χάνονται κατά την οξείδωση, να είναι ο αυτός με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που κερδίζονται κατά την αναγωγή

22 Αντιστάθμιση με την μέθοδο των ημιαντιδράσεων I. Γραφή της ιοντικής αντίδρασης χωρίς συντελεστές II. Ταυτοποιούμε τα άτομα που οξειδώνονται και τα άτομα που ανάγονται και γράφονται οι επιμέρους αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής III.Αντισταθμίζονται όλα τα άτομα στις ημιαντιδράσεις πλην των ατόμων Ο και Η IV. Αντισταθμίζονται οι ημιαντιδράσεις για τα άτομα του Ο προσθέτοντας μόριο νερού στο μέρος της αντίδρασης με τα λιγότερα άτομα Ο. Τα άτομα Η αντισταθμίζονται με την προσθήκη Η+ στην πλευρά με τα λιγότερα άτομα Η

23 V. Κάθε μία από τις ημι-αντιδράσεις αντισταθμίζεται ως προς το φορτίο με την προσθήκη ηλεκτρονίων στην πλευρά που έχει περισσότερο θετικό φορτίο και στην συνέχεια πολλαπλασιάζουμε επί τους κατάλληλους συντελεστές, έτσι ώστε ο αριθμός των ηλεκτρονίων στις δύο ημι-αντιδράσεις να είναι ο αυτός VI. Προσθέτουμε τις δύο ημι-αντιδράσεις κατά μέλη με απαλοιφή των ηλεκτρονίων ή των ειδών που εμφανίζονται και στα δύο μέλη της αντίδρασης VII.Τελικός έλεγχος για ισοστάθμιση τόσο των ατόμων όσο και των φορτίων