Ομάδα προσανατολισμού θετικών σπουδών

Transcript

1 Ανέστης Θεοδώρου ΧΗΜΕΙΑ Γ Λυκείου Ομάδα προσανατολισμού θετικών σπουδών ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΗ ΝΕΑ Ι ΑΚΤΕΑ- ΕΞΕΤΑΣΤΕΑ ΥΛΗ Κεφάλαιο 1ο: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Ενότητα η Οξείδωση Αναγωγή Κυριότερα οξειδωτικά - αναγωγικά

2

3 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά Ενότητα η Οξείδωση Αναγωγή Κυριότερα οξειδωτικά - αναγωγικά Θεωρία Αναλυτική παρουσίαση με εφαρμογές Τι είναι οξείδωση και αναγωγή 1 Πώς είχαν οριστεί η οξείδωση και η αναγωγή πριν γίνει γνωστή η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων; Πριν γίνει γνωστή η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων, οι ορισμοί που δόθηκαν για την οξείδωση και την αναγωγή ήταν οι ακόλουθοι: Οξείδωση είναι η ένωση ενός στοιχείου με το οξυγόνο ή η αφαίρεση υδρογόνου από μια χημική ένωση Σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό, οι χημικές εξισώσεις που ακολουθούν περιγράφουν αντιδράσεις οξείδωσης: C + O CO (οξείδωση του C: ένωση του C με το οξυγόνο) 4HCl + O Cl + H O (οξείδωση του HCl: αφαίρεση υδρογόνου από το ΗCl) Αναγωγή είναι η ένωση ενός στοιχείου με το υδρογόνο ή η αφαίρεση οξυγόνου από μια χημική ένωση Σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό, οι χημικές εξισώσεις που ακολουθούν περιγράφουν αντιδράσεις αναγωγής: Br + H HBr (αναγωγή του Βr : ένωση του Br με το υδρογόνο) ZnO + C Zn + CO (αναγωγή του ZnO: αφαίρεση οξυγόνου από το ZnO) 3

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Οι παραπάνω ορισμοί για την οξείδωση και την αναγωγή ήταν ελλιπείς, καθώς δεν μπορούσαν να εφαρμοστούν σε αντιδράσεις που μοιάζουν με τις προηγούμενες και μπορούν να ενταχθούν στην κατηγορία της οξειδοαναγωγής Για παράδειγμα στην αντίδραση: C + F CF 4 ο C οξειδώνεται, χωρίς όμως να ενώνεται με το οξυγόνο Επίσης, στην αντίδραση: Cl + Na NaCl το Cl ανάγεται, χωρίς όμως να ενώνεται με το υδρογόνο Πώς ορίστηκε η οξείδωση και η αναγωγή με βάση την ηλεκτρονιακή θεωρία για τη δομή του ατόμου; Με βάση την ηλεκτρονιακή θεωρία για τη δομή του ατόμου και την εξήγηση των χημικών δεσμών, ο ορισμός της οξειδοαναγωγής διευρύνθηκε: Οξείδωση είναι η αποβολή ηλεκτρονίων Αναγωγή είναι η πρόσληψη ηλεκτρονίων Για παράδειγμα, στην αντίδραση: Na + Cl NaCl Καθένα από τα δύο άτομα νατρίου 11 Νa(, 8, 1) αποβάλλει το ηλεκτρόνιο της εξωτερικής του στιβάδας και μετατρέπεται σε κατιόν 11 Νa + (, 8), άρα με βάση τον παραπάνω ορισμό, οξειδώνεται: Na Na + + e (οξείδωση) (1) Τα ηλεκτρόνια που αποβάλλουν τα δύο άτομα νατρίου προσλαμβάνονται από δύο άτομα χλωρίου 17 Cl (, 8, 7), άρα ανάγονται και μετατρέπονται σε δύο ανιόντα 17 Cl (, 8, 8): Cl + e Cl (αναγωγή) () Τα ιόντα Na + και Cl ενώνονται με ιοντικό δεσμό σχηματίζοντας το ΝaCl 4

5 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά Προσέχουμε ότι στην παραπάνω εξίσωση () υπάρχει ένα μόριο χλωρίου Cl, δηλαδή δύο άτομα Cl Για τον λόγο αυτόν γράφουμε ηλεκτρόνια Παρατήρηση Για να προσλάβει μια ουσία ηλεκτρόνια, πρέπει να υπάρχει μια άλλη ουσία που θα αποβάλλει ηλεκτρόνια Δηλαδή, η αναγωγή μιας ουσίας συνοδεύεται με οξείδωση μιας άλλης, και αντίστροφα Η όλη διαδικασία της μεταφοράς ηλεκτρονίων χαρακτηρίζεται ως οξειδοαναγωγή Οι δύο παραπάνω αντιδράσεις (1 και ) που περιγράφουν ξεχωριστά την οξείδωση και την αναγωγή ονομάζονται ημιαντιδράσεις Με βάση τους παραπάνω ορισμούς, συμπεραίνουμε ότι: Για να γίνει οξείδωση, δεν είναι οπωσδήποτε απαραίτητο το οξυγόνο, αλλά οποιοδήποτε ηλεκτραρνητικό στοιχείο, όπως πχ το χλώριο (Cl) που έχει τάση να προσλαμβάνει ηλεκτρόνια Για να γίνει αναγωγή, δεν είναι απαραίτητη η παρουσία του υδρογόνου, αλλά οποιουδήποτε ηλεκτροθετικού στοιχείου, όπως πχ το νάτριο (Na) που έχει τάση να αποβάλλει ηλεκτρόνια Ηλεκτραρνητικότητα: η τάση των στοιχείων να προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια Ηλεκτροθετικότητα: η τάση των στοιχείων να αποβάλλουν ηλεκτρόνια Ωστόσο, υπάρχουν αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που δεν καλύπτονται από τον προηγούμενο ορισμό Αυτό συμβαίνει σε αντιδράσεις στις οποίες σχηματίζονται ομοιοπολικές ενώσεις Για παράδειγμα, η αντίδραση: Η + Cl HCl (H:H + Cl:Cl Η δ+ :Cl δ ) έχει χαρακτηριστικά οξειδοαναγωγής, αλλά δεν συνοδεύεται από μεταφορά (αποβολή ή πρόσληψη) ηλεκτρονίων Ο ομοιοπολικός δεσμός που σχηματίζεται στο ΗCl είναι πολικός Η δ+ :Cl δ, αφού το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του δεσμού έλκεται περισσότερο από τον πυρήνα του Cl, επειδή το Cl είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το Η Δηλαδή, έχουμε μερική μετακίνηση ηλεκτρονίων από το Η προς το Cl 5

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 3 Πώς ορίζεται η οξείδωση και η αναγωγή με βάση τον αριθμό οξείδωσης; Η σύγχρονη αντίληψη για την οξείδωση και την αναγωγή διαμορφώθηκε με την εισαγωγή του όρου «αριθμός οξείδωσης» (ΑΟ) Με βάση τον αριθμό οξείδωσης: Οξείδωση είναι η αύξηση του αριθμού οξείδωσης ατόμου ή ιόντος Αναγωγή είναι η ελάττωση του αριθμού οξείδωσης ατόμου ή ιόντος Παραδείγματα 4 C + O + C O Ο άνθρακας οξειδώνεται, αφού αυξάνεται ο ΑΟ (από σε +4) Το οξυγόνο ανάγεται, αφού ελαττώνεται ο ΑΟ (από σε ) 4 1 HCl + O Cl + HO Το χλώριο οξειδώνεται, αφού αυξάνεται ο ΑΟ (από 1 σε ) Το οξυγόνο ανάγεται, αφού ελαττώνεται ο ΑΟ (από σε ) 1 1 H + + Br HBr Το υδρογόνο οξειδώνεται, αφού αυξάνεται ο ΑΟ (από σε +1) Το βρόμιο ανάγεται, αφού ελαττώνεται ο ΑΟ (από σε 1) 1 1 Na + Cl Na + Το νάτριο οξειδώνεται, αφού αυξάνεται ο ΑΟ (από σε +1) Το χλώριο ανάγεται, αφού ελαττώνεται ο ΑΟ (από σε 1) Cl Οι δύο τελευταίοι ορισμοί ανταποκρίνονται σε όλες τις δυνατές περιπτώσεις οξείδωσης και αναγωγής, δηλαδή: Κάθε αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου αντιστοιχεί σε οξείδωση και, αντιστρόφως, κάθε φαινόμενο οξείδωσης αντιστοιχεί σε αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου Κάθε ελάττωση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου αντιστοιχεί σε αναγωγή και, αντιστρόφως, κάθε φαινόμενο αναγωγής αντιστοιχεί σε ελάττωση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου 6

7 Οξειδοαναγωγή Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά 4 Ποιες αντιδράσεις ονομάζονται οξειδοαναγωγικές και ποιες μεταθετικές; Γενικά, οι χημικές αντιδράσεις χωρίζονται σε δυο μεγάλες κατηγορίες: α τις οξειδοαναγωγικές και β τις μεταθετικές α Οξειδοαναγωγικές ονομάζονται οι αντιδράσεις στις οποίες μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης των ατόμων ορισμένων στοιχείων που συμμετέχουν σε αυτές Για παράδειγμα, στην αντίδραση: μεταβάλλονται οι αριθμοί οξείδωσης των στοιχείων Zn και Cu, άρα είναι οξειδοαναγωγική αντίδραση β Μεταθετικές ονομάζονται οι αντιδράσεις στις οποίες δεν μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης σε κανένα από τα στοιχεία που συμμετέχουν σε αυτές Σε αυτήν την κατηγορία ανήκουν οι αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης και οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης Για παράδειγμα, οι ακόλουθες αντιδράσεις είναι μεταθετικές, γιατί δεν μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης κάποιου στοιχείου: Na S + HCl NaCl + HS (διπλής αντικατάστασης) HCl + NaOH NaCl + H O (εξουδετέρωσης) Εφαρμογή 1η (οξειδοαναγωγική ή μεταθετική αντίδραση) Να εξετάσετε αν η παρακάτω αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική ή μεταθετική: CO + KOH K CO 3 + H O Λύση Bρίσκουμε τους αριθμούς οξείδωσης κάθε στοιχείου, τόσο στα αντιδρώντα όσο και στα προϊόντα Γνωρίζουμε ότι οι αριθμοί οξείδωσης του Κ, του Ο και του Η είναι αντίστοιχα: +1, και +1 7

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ CO : Έστω x ο ΑΟ του C Επειδή έχουμε ουδέτερη ένωση, το αλγεβρικό άθροισμα των αριθμών οξείδωσης όλων των στοιχείων της ένωσης θα είναι ίσο με μηδέν Είναι: x + ( ) = ή x = +4 K CO 3 : Έστω x ο ΑΟ του C Είναι: (+1) + x +3( ) = ή x = +4 Σημειώνουμε τους αριθμούς οξείδωσης στα στοιχεία της αντίδρασης: CO + KOH K CO + HO 3 Παρατηρούμε ότι σε κανένα στοιχείο δεν μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης Επομένως, η αντίδραση είναι μεταθετική Κυριότερα οξειδωτικά - αναγωγικά 5 Ποιες ουσίες ονομάζουμε οξειδωτικές και ποιες αναγωγικές; Για παράδειγμα, παίρνουμε την αντίδραση: Na Br NaBr Παρατηρούμε ότι το Na οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από σε +1) και προφανώς την οξείδωση αυτή την προκαλεί το Βr, το οποίο χαρακτηρίζεται ως οξειδωτικό μέσο Ταυτόχρονα, το Βr ανάγεται (ελάττωση του ΑΟ από σε 1), αναγωγή την οποία προκαλεί το Na, το οποίο χαρακτηρίζεται ως αναγωγικό μέσο Γενικεύοντας: Οξειδωτικές ουσίες ή, απλά, οξειδωτικά ονομάζουμε τις ουσίες (στοιχεία, χημικές ενώσεις ή ιόντα) που προκαλούν οξείδωση Αναγωγικές ουσίες ή, απλά, αναγωγικά ονομάζουμε τις ουσίες (στοιχεία, χημικές ενώσεις ή ιόντα) που προκαλούν αναγωγή Στον πίνακα που ακολουθεί αναγράφονται τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των οξειδωτικών και αναγωγικών ουσιών: 8

9 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά ΑΝΑΓΩΓΙΚΑ Προκαλούν αναγωγή Οξειδώνονται Αποβάλλουν ηλεκτρόνια Υφίστανται αύξηση του ΑΟ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΑ Προκαλούν οξείδωση Ανάγονται Προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια Υφίστανται μείωση του ΑΟ Εφαρμογή η (οξειδωτική και αναγωγική ουσία) Να καθορίσετε την οξειδωτική και την αναγωγική ουσία στην αντίδραση: Cl + NaBr NaCl + Br Λύση Εντοπίζουμε τα στοιχεία που παρουσιάζουν μεταβολή του αριθμού οξείδωσης οξειδωτικό αναγωγικό Το Cl ανάγεται (ελάττωση του ΑΟ), άρα είναι το οξειδωτικό, και το Br οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ), επομένως το NaBr είναι το αναγωγικό 6 Πότε μια ουσία μπορεί να δράσει ως οξειδωτικό και πότε ως αναγωγικό αντιδραστήριο; Υπάρχουν περιπτώσεις όπου το ίδιο στοιχείο σε διαφορετικές ενώσεις του εμφανίζεται με διαφορετικό αριθμό οξείδωσης Για παράδειγμα, οι συνηθέστεροι αριθμοί οξείδωσης του θείου (S) στις ενώσεις του είναι: ΑΟ: Ουσία: Η SO 4 SO S Η S 9

10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Για να μπορεί να δρα μια ουσία: ως οξειδωτικό, πρέπει να περιέχει στοιχείο που μπορεί να ελαττώνει τον αριθμό οξείδωσής του, δηλαδή στοιχείο με σχετικά μεγάλο αριθμό οξείδωσης, ως αναγωγικό, πρέπει να περιέχει στοιχείο που μπορεί να αυξάνει τον αριθμό οξείδωσής του, δηλαδή στοιχείο με σχετικά μικρό αριθμό οξείδωσης ΟΞΕΙ ΩΤΙΚΟ κατεβαίνει τη σκάλα οξειδοαναγωγής (ο ΑΟ ελαττώνεται) ΑΝΑΓΩΓΙΚΟ ανεβαίνει τη σκάλα οξειδοαναγωγής (ο ΑΟ αυξάνεται) Έτσι από τις παραπάνω ενώσεις, το Η SO 4 (πυκνό - θερμό διάλυμα), έχοντας άτομο S με τον μεγαλύτερο αριθμό οξείδωσής του (+6), μπορεί να δράσει μόνο ως οξειδωτικό: πχ HSO Αντίθετα, το Η S, έχοντας άτομο S με τον μικρότερο αριθμό οξείδωσής του ( ), μπορεί να δράσει μόνο ως αναγωγικό: SO πχ H S S Το SO και το S, που βρίσκονται σε μια ενδιάμεση οξειδωτική κατάσταση (+4, ), μπορούν να δράσουν είτε ως αναγωγικά (παρουσία ισχυρότερου οξειδωτικού) είτε ως οξειδωτικά (παρουσία ισχυρότερου αναγωγικού) Πχ για το SO : ΑΝΑΓΩΓΙΚΟ ΟΞΕΙ ΩΤΙΚΟ 4 SO S HSO Επίσης, το οξυγόνο (εμφανίζει αριθμούς οξείδωσης, 1 και ) στο υπεροξείδιο του υδρογόνου Η Ο έχει ενδιάμεση τιμή 1

11 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά Οπότε το Η Ο μπορεί να δράσει είτε ως οξειδωτικό είτε ως αναγωγικό: 1 ΑΝΑΓΩΓΙΚΟ ΟΞΕΙ ΩΤΙΚΟ O HO HO Εφαρμογή 3η (Οξειδωτική και αναγωγική ουσία) Ποια από τις ενώσεις ΗΙ και ΝaΙΟ 3 δρα ως οξειδωτικό και ποια ως αναγωγικό; Λύση Παρατηρούμε ότι το ιώδιο (Ι) στο HI 1 έχει μικρό αριθμό οξείδωσης ( 1), ενώ στο +5 NaIO 3 έχει μεγάλο αριθμό οξείδωσης (+5) Άρα από τις δύο ενώσεις το ΗΙ θα δρα ως αναγωγικό και το ΝaIO 3 ως οξειδωτικό 7 Πώς μεταβάλλεται η οξειδωτική και η αναγωγική ικανότητα των στοιχείων στον Περιοδικό Πίνακα; Α Επειδή τα οξειδωτικά στοιχεία προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια (ανάγονται), αυτό σημαίνει ότι η οξειδωτική τους ικανότητα θα εξαρτάται από την ηλεκτραρνητικότητά τους Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτραρνητικότητα ενός στοιχείου, τόσο μεγαλύτερη τάση έχει να προσλαμβάνει ηλεκτρόνια και άρα τόσο πιο μεγάλη είναι η οξειδωτική του ικανότητα (ισχύς) Συμπεραίνουμε ότι: Η οξειδωτική ικανότητα των στοιχείων μεταβάλλεται στον Περιοδικό Πίνακα όπως και η ηλεκτραρνητικότητα, δηλαδή αυξάνεται: μέσα σε μια περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά (πχ στη η περίοδο: C<N <O <F ), μέσα σε μια ομάδα από κάτω προς τα πάνω (πχ στην VIIA ομάδα: F >Cl >Br >I ) Έτσι, τα αμέταλλα, αυτά που βρίσκονται δεξιά και πάνω στον ΠΠ (εκτός των ευγενών αερίων) είναι ισχυρά οξειδωτικά μέσα, με ισχυρότερο το φθόριο (F ) Oξειδωτική ισχύς των αμετάλλων F > Ο 3 > Cl > Br > Ο > I > S 11

12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Β Επειδή τα αναγωγικά στοιχεία αποβάλλουν ηλεκτρόνια (οξειδώνονται), συμπεραίνουμε ότι η αναγωγική τους ικανότητα θα συμβαδίζει με την ηλεκροθετικότητά τους Επομένως, η αναγωγική ικανότητα των στοιχείων μεταβάλλεται στον Περιοδικό Πίνακα όπως και η ηλεκτροθετικότητα, δηλαδή αυξάνεται: μέσα σε μια περίοδο από δεξιά προς τα αριστερά (πχ στην 3η περίοδο: Na > Mg >Al), μέσα σε μια ομάδα από πάνω προς τα κάτω (πχ στη IIA ομάδα: Ba > Ca > Mg) Επομένως, τα μέταλλα αυτά που βρίσκονται δεξιά και κάτω στον ΠΠ είναι ισχυρά αναγωγικά μέσα, με ισχυρότερο το φράγκιο (Fr) Αναγωγική ισχύς των μετάλλων Κ>Ba>Ca>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Cr>Fe>Co>Ni>Sn>Pb>H>Bi>Cu>Hg>Ag>Pt>Au Συμπεράσματα Τα ισχυρά οξειδωτικά μέσα διαθέτουν άτομα στοιχείου με μεγάλη ηλεκτραρνητικότητα ή μεγάλη θετική τιμή αριθμού οξείδωσης ή και τα δύο Τα ισχυρά αναγωγικά μέσα διαθέτουν άτομα στοιχείου με μικρή ηλεκτραρνητικότητα ή με μεγάλη αρνητική τιμή αριθμού οξείδωσης ή και τα δύο 1

13 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά Κυριότερες οξειδωτικές ουσίες Στοιχεία Οξειδωτικά στοιχεία είναι τα αμέταλλα τα οποία έχουν την ακόλουθη σειρά οξειδωτικής ισχύος: F, O 3, Cl, Br, O, I, S Δηλαδή, το Cl είναι πιο οξειδωτικό από το Br Για παράδειγμα: Cl + NaBr NaCl + Br Γενικά ισχύει: 1 X X (πχ ΗΧ) με X: F, Cl, Br, I O O (πχ HO) O O + O 3 (πχ HO ) Οξέα μετάλλων Οξείδια + 4 MnO + Η + (οξέος) άλας Μn PbO + Η + (οξέος) άλας Pb CuO, HgO, Ag O Cu, Hg, Ag αμετάλλων +4 SO S υπεροξειδίων HO 1 HO Άλατα + 6 HSO (πυκνό-θερμό) SO +7 ΚΜnO 4 + Η + (οξέος) άλας Μn HNO 3 (πυκνό) ΝΟ + 5 HNO 3 (αραιό) + ΝΟ +6 KCrO 7 + Η + (οξέος) άλας Cr 3+ Άλατα που περιέχουν μέταλλο με τον μεγαλύτερο ΑΟ: άλατα Fe 3+, Sn 4+ άλατα Fe +, Sn (πχ SnCl 4 SnCl ) Οξυγονούχα άλατα των αλογόνων αλογονούχα άλατα: KXO 3 KX (Χ: Cl, Br, I) NaXO NaX +1 CaOCl 1 (χλωράσβεστος) CaCl 13

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Κυριότερες αναγωγικές ουσίες Στοιχεία μέταλλα Η σειρά αναγωγικής ισχύος των μετάλλων σε σχέση με το υδρογόνο είναι: Κ, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au Δηλαδή το Κ είναι πιο αναγωγικό από το Νa Για παράδειγμα: Κ + ΝaCl KCl + Na Γενικά, ισχύει: M M x+ (πχ Zn Zn + ) Οξείδια αμετάλλων και μετάλλων με τον μικρότερο αριθμό οξείδωσης: CO CO, SO FeO CuO H, ( ) υπεροξειδίων 1 HO O + 6 HO SO3 H SO 4 ΟΞΥ άλατα Fe 3+, Cu + ορισμένα αμέταλλα (πχ P, C, S, Η ) C CO, H HO S H SO, P H PO Οξέα HX X (X: Cl, Br, I), HS S -ώδη οξέα -ικά οξέα HNO HNO, H SO HSO Άλατα -ώδη άλατα -ικά άλατα Na SO Na SO, KNO KNO 3 4 αλογονούχα άλατα αλκαλίων παρουσία οξέος: 1 NaX ή ( KX 1 + H ) X (X: Cl, Br, I) 3 3 NH 3 N Βάσεις θειούχα άλατα (Na S, CuS): Na S S άλατα που περιέχουν μέταλλο με τον μικρότερο ΑΟ: άλατα Fe +, Sn +, Cu +, Hg + άλατα Fe 3+, Sn 4+, Cu +, Hg (πχ FeCl FeCl ) 3 14

15 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά Μεθοδολογία - Λυμένα παραδείγματα σύμφωνα με το ο θέμα των Εξετάσεων Α κατηγορία ασκήσεων: Χαρακτηρισμός αντίδρασης ως οξειδοαναγωγικής ή μεταθετικής Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας ζητείται να εξετάσουμε αν μια αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική ή μεταθετική Βήματα που ακολουθούμε: Βρίσκουμε τους αριθμούς οξείδωσης των στοιχείων των ενώσεων που συμμετέχουν στην αντίδραση και εξετάζουμε αν κάποια από αυτά μεταβάλλουν τον αριθμό οξείδωσής τους: Αν παρατηρείται μεταβολή του ΑΟ έστω και σε ένα μόνο στοιχείο, τότε η αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική Αν δεν παρατηρείται μεταβολή του ΑΟ σε κανένα στοιχείο, τότε η αντίδραση είναι μεταθετική Παράδειγμα 1o (Οξειδοαναγωγική ή μεταθετική αντίδραση) Να χαρακτηρίσετε καθεμία από τις παρακάτω αντιδράσεις ως οξειδοαναγωγική ή μεταθετική α CaCO 3 CaO + CO β 8H S + 8H O S H O γ ΚClO 3 KCl + 3O δ CH 3 OH + O CH O + H O Λύση Βρίσκουμε τους αριθμούς οξείδωσης των στοιχείων που συμμετέχουν σε κάθε αντίδραση α CaCO3 CaO + CO: η αντίδραση είναι μεταθετική, επειδή σε κανένα στοιχείο δεν παρατηρείται μεταβολή του ΑΟ β 8HS + 8HO S8 + 16HO: η αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική, επειδή μεταβάλλεται ο ΑΟ του ατόμου του θείου (από σε ) και του ατόμου του οξυγόνου (από 1 σε ) 15

16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ K 3 γ ClO KCl + 3O : η αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική, επειδή μεταβάλλεται ο ΑΟ του ατόμου του χλωρίου (από +5 σε 1) και του ατόμου του οξυγόνου (από σε ) δ CH3OH + O CHO + HO : η αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική, επειδή μεταβάλλεται ο ΑΟ του ατόμου του άνθρακα (από σε ) και του ατόμου του οξυγόνου (από σε ) Β κατηγορία ασκήσεων: Εύρεση οξειδωτικής και αναγωγικής ουσίας σε μία αντίδραση Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας ζητείται να βρούμε το οξειδωτικό και το αναγωγικό μέσο σε μια αντίδραση Βήματα που ακολουθούμε: Εντοπίζουμε ποιες ενώσεις περιέχουν στοιχεία που παρουσιάζουν μεταβολή στον ΑΟ Εκείνο το αντιδρών που περιέχει: Στοιχείο του οποίου αυξάνεται ο ΑΟ του θα είναι το αναγωγικό Στοιχείο του οποίου ελαττώνεται ο ΑΟ του θα είναι το οξειδωτικό Παράδειγμα o (Οξειδωτική και αναγωγική ουσία) Να προσδιορίσετε ποια είναι η οξειδωτική και ποια η αναγωγική ουσία σε καθεμία από τις επόμενες αντιδράσεις α 3Cu + 8HNO 3 3Cu(NO 3 ) + NO + 4H O β 3NaBrO + NH 3 3NaBr + N + 3H O γ 3Cl + 6KOH 5KCl + KClO 3 + 3H O δ BrF + F BrF 5 Λύση α 3Cu + 8HNO3 3Cu( NO3) + NO + 4HO Παρατηρούμε ότι ο Cu οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από σε +), άρα είναι το αναγωγικό, ενώ το Ν ανάγεται (μείωση του ΑΟ από +5 σε +), άρα το ΗΝΟ 3 είναι το οξειδωτικό 16

17 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά β 3NaBrO + NH 3NaBr + N + 3HO 3 Το Br ανάγεται (μείωση του ΑΟ από +1 σε 1), άρα το NaBrΟ είναι το οξειδωτικό Το Ν οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από 3 σε ), άρα η ΝΗ 3 είναι το αναγωγικό γ 3Cl + 6KOH 5KCl + KClO3 + 3HO Το Cl ανάγεται (μείωση του ΑΟ από σε 1 στο KCl), άρα το Cl είναι το οξειδωτικό Συγχρόνως, το Cl οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από σε +5 στο KClO 3 ), άρα είναι και το αναγωγικό δ BrF + F BrF 5 Το Br οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από +1 σε +5), άρα το BrF είναι το αναγωγικό Το F ανάγεται (μείωση του ΑΟ από στο F σε 1 στο BrF 5 ), άρα το F είναι το οξειδωτικό Παράδειγμα 3o (Οξειδωτική και αναγωγική ουσία) Σε ποια από τις παρακάτω αντιδράσεις το υδρογόνο συμπεριφέρεται ως οξειδωτικό και σε ποια ως αναγωγικό: α Νa + H NaH β H + CH =CH CH 3 CH 3 Λύση α N a + H NaH Παρατηρούμε ότι το Η παρουσιάζει μείωση του ΑΟ (από στο Η σε 1 στο ΝaΗ), δηλαδή ανάγεται, οπότε είναι το οξειδωτικό β H + CH = CH CH CH Παρατηρούμε ότι το Η παρουσιάζει αύξηση του ΑΟ (από στο Η σε +1 στο CH 3 CH 3 ), δηλαδή οξειδώνεται, άρα είναι το αναγωγικό 17

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Γ κατηγορία ασκήσεων: Εύρεση χημικής ένωσης δεδομένου στοιχείου που δρα ως οξειδωτική ή αναγωγική ουσία Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας ζητείται να επιλέξουμε από μια σειρά χημικών ενώσεων ενός δεδομένου στοιχείου, κατά κανόνα αμετάλλου, (πχ ενώσεων του αζώτου Ν), εκείνη την ένωση που μπορεί να δράσει ως οξειδωτική ή αναγωγική ουσία Βήματα που ακολουθούμε: Υπολογίζουμε τον ΑΟ του στοιχείου (πχ του Ν) σε όλες τις ενώσεις της άσκησης: Ως οξειδωτικό δρα εκείνη η χημική ένωση που περιέχει το στοιχείο (πχ το Ν) με σχετικά μεγάλο αριθμό οξείδωσης Ως αναγωγικό δρα εκείνη η χημική ένωση που περιέχει το στοιχείο (πχ το Ν) με σχετικά μικρό αριθμό οξείδωσης Σε αυτήν την κατηγορία ασκήσεων, είναι απαραίτητο πολλές φορές να βρίσκουμε τον μέγιστο και τον ελάχιστο αριθμό οξείδωσης του δεδομένου στοιχείου στις χημικές ενώσεις του Για να βρίσκουμε τον μέγιστο και τον ελάχιστο αριθμό οξείδωσης (ΑΟ) του δεδομένου στοιχείου (αμέταλλο, εκτός του F και Ο) εργαζόμαστε ως εξής: Με βάση τον ατομικό αριθμό Ζ του στοιχείου (ο οποίος δίνεται), γράφουμε την ηλεκτρονιακή του δομή σε στιβάδες: α Ο μέγιστος ΑΟ είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στην εξωτερική του στιβάδα Δηλαδή, ο μέγιστος ΑΟ του στοιχείου ταυτίζεται με τον αριθμό της κύριας ομάδας του ΠΠ στην οποία ανήκει το στοιχείο Μέγιστος ΑΟ = Αριθμός κύριας ομάδας του ΠΠ όπου ανήκει το στοιχείο β Ο ελάχιστος ΑΟ του στοιχείου αντιστοιχεί στο φορτίο που θα αποκτήσει αν προσλάβει τόσα ηλεκτρόνια, ώστε να συμπληρώσει την οκτάδα ηλεκτρονίων της εξωτερικής του στιβάδας Δηλαδή, ο ελάχιστος ΑΟ είναι ίσος με τον αριθμό (Ν) της κύριας ομάδας του ΠΠ στην οποία ανήκει το στοιχείο 8 (Ν 8 = Ελάχιστος ΑΟ) Ελάχιστος ΑΟ = Αριθμός κύριας ομάδας του ΠΠ όπου ανήκει το στοιχείο (μείον) 8 18

19 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά Παράδειγμα 4o (Εύρεση χημικής ένωσης δεδομένου στοιχείου που δρα ως οξειδωτικό ή αναγωγικό) Ποια από τις επόμενες ενώσεις του αζώτου ΗΝΟ 3, ΝΟ και ΝΗ 3 μπορεί να δράσει ως οξειδωτικό και ποια ως αναγωγικό; Δίνεται ότι ο ατομικός αριθμός του αζώτου (Ν) είναι Ζ=7 Λύση Υπολογίζουμε τον μέγιστο και τον ελάχιστο ΑΟ του αζώτου: Γράφουμε την ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου του αζώτου: 7 Ν = Κ()L(5) Επειδή έχει 5 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα, ανήκει στην VA ομάδα του ΠΠ Επομένως, ο μέγιστος ΑΟ είναι +5 Ο ελάχιστος ΑΟ του Ν είναι ίσος με τον αριθμό της ομάδας του ΠΠ όπου ανήκει μείον 8: +5 8 = 3 Υπολογίζουμε τον ΑΟ του αζώτου (Ν) σε καθεμία από τις ενώσεις που μας δίνονται: ΗΝΟ 3 : 1 (+1) + x + 3 ( ) = ή x = +5 ΝΟ : x + ( ) = ή x = +4 NH 3 : x + 3 (+1) = ή x = 3 Eπομένως, στο HNO 3 (νιτρικό οξύ) το άζωτο έχει τον μέγιστο αριθμό οξείδωσής του +5, άρα έχει την τάση να αναχθεί Δηλαδή, το HNO 3 δρα ως οξειδωτικό Στην ένωση ΝΗ 3 (αμμωνία) το άζωτο έχει τον ελάχιστο αριθμό οξείδωσής του ( 3), άρα έχει την τάση να οξειδωθεί Δηλαδή, η ΝΗ 3 δρα ως αναγωγικό 19

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Δ κατηγορία ασκήσεων: Σύγκριση δύο ή περισσότερων στοιχείων ως προς την οξειδωτική ή αναγωγική τους ικανότητα Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας ζητείται να συγκρίνουμε δύο ή περισσότερα στοιχεία ως προς την οξειδωτική ή αναγωγική τους ικανότητα Η οξειδωτική ικανότητα των στοιχείων μεταβάλλεται στον Περιοδικό Πίνακα όπως και η ηλεκτραρνητικότητα, δηλαδή αυξάνεται μέσα σε μια περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά και μέσα σε μια ομάδα από κάτω προς τα πάνω Η αναγωγική ικανότητα των στοιχείων μεταβάλλεται στον Περιοδικό πίνακα όπως και η ηλεκτροθετικότητα, δηλαδή αυξάνεται μέσα σε μια περίοδο από δεξιά προς τα αριστερά και μέσα σε μια ομάδα από πάνω προς τα κάτω Παράδειγμα 5o (Οξειδωτική και αναγωγική ισχύς) Να βρείτε την ισχυρότερη οξειδωτική ή την ισχυρότερη αναγωγική ουσία σε καθένα από τα παρακάτω ζεύγη: α Βr, Cl β Κ, Νa Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί: Br (Z=35), Cl (Z=17), K (Z=19), Na (Z=11) Λύση Γνωρίζουμε ότι η οξειδωτική και η αναγωγική ικανότητα των στοιχειών μεταβάλλεται μέσα στον Περιοδικό Πίνακα Για τον λόγο αυτόν, βρίσκουμε αρχικά τις θέσεις των χημικών στοιχείων που μας δίνονται στον Περιοδικό Πίνακα, γράφοντας τις ηλεκτρονιακές τους δομές σε στιβάδες Βr: K()L(8)M(18)N(7), ανήκει στην 35 17η ομάδα (VIIA) και στην 4η περίοδο (αλογόνο) Cl: K()L(8)M(7), ανήκει στην 17 17η ομάδα (VIIA) και στην 3η περίοδο (αλογόνο) K: K()L(8)M(8)N(1), ανήκει στην 19 1η ομάδα (IA) και στην 4η περίοδο (αλκάλιο) Na: K()L(8)M(1), ανήκει στην 11 1η ομάδα (IA) και στην 3η περίοδο (αλκάλιο) Το πλήθος των στιβάδων στις οποίες έχουν κατανεμηθεί τα ηλεκτρόνια του ατόμου είναι ο αριθμός της περιόδου στην οποία ανήκει το στοιχείο Ο αριθμός των ηλεκτρο νίων της εξωτερικής στιβάδας είναι ο αριθμός της κύριας ομάδας στην οποία ανήκει το στοιχείο

21 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά α Το βρόμιο και το χλώριο ανήκουν στην ίδια ομάδα (VΙΙΑαλογόνα) του ΠΠ, ενώ το βρόμιο ανήκει στην 4η περίοδο και το χλώριο στην 3η περίοδο του ΠΠ Γνωρίζουμε ότι όσο περισσότερο ηλεκτροαρνητικό είναι ένα στοιχείο, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση του να προσλαμβάνει ηλεκτρόνια, επομένως είναι ισχυρότερο οξειδωτικό Επειδή η οξειδωτική ικανότητα των στοιχείων μεταβάλλεται στον Περιοδικό Πίνακα όπως η ηλεκτραρνητικότητα, δηλαδή αυξάνεται σε μία περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά και σε μια ομάδα από κάτω προς τα πάνω, σύμφωνα με τον διπλανό πίνακα συμπεραίνουμε ότι: Το χλώριο (Cl) είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το βρόμιο (Βr), αφού βρίσκεται πάνω από το βρόμιο στον ΠΠ, άρα το Cl είναι ισχυρότερο οξειδωτικό από το Br β Το κάλιο (Κ) και το νάτριο (Νa) ανήκουν στην ίδια ομάδα του ΠΠ (ΙΑ - αλκάλια), ενώ το Κ ανήκει στην 4η περίοδο και το Na στην 3η περίοδο Γνωρίζουμε ότι όσο περισσότερο ηλεκτροθετικό είναι ένα στοιχείο, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση του να αποβάλλει ηλεκτρόνια, επομένως είναι ισχυρότερο αναγωγικό Επειδή η αναγωγική ικανότητα των στοιχείων μεταβάλλεται στον Περιοδικό Πίνακα όπως η ηλεκτροθετικότητα, δηλαδή αυξάνεται μέσα σε μία περίοδο από δεξιά προς τα αριστερά και σε μια ομάδα από πάνω προς τα κάτω, σύμφωνα με τον διπλανό πίνακα συμπεραίνουμε ότι: Το κάλιο (Κ) είναι πιο ηλεκτροθετικό από το νάτριο (Νa), αφού βρίσκεται κάτω από το Na στον ΠΠ, άρα το K είναι ισχυρότερο αναγωγικό από το Na 3η 4η 3η 4η 17η VIIA ομάδα Cl Br 1η IA ομάδα Na K αύξηση ηλεκτραρνητικότητας αύξηση ηλεκτροθετικότητας 1

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Θέματα Αξιολόγησης [Σύμφωνα με το 1ο θέμα των εξετάσεων] Α Θέματα πολλαπλής επιλογής Στα θέματα 1-3 που ακολουθούν να επιλέξετε τη σωστή απάντηση 1 Οξειδωτικό είναι το στοιχείο που: α Προκαλεί οξείδωση β Αποβάλλει ηλεκτρόνια γ Προκαλεί αναγωγή δ Το ίδιο οξειδώνεται Αναγωγικό είναι το στοιχείο που: α Προκαλεί οξείδωση β Προσλαμβάνει ηλεκτρόνια γ Το ίδιο ανάγεται δ Προκαλεί αναγωγή 3 Η αντίδραση HΒr H + Br : α Χαρακτηρίζεται ως οξείδωση β Χαρακτηρίζεται ως αναγωγή γ Χαρακτηρίζεται ως οξειδοαναγωγή δ Χαρακτηρίζεται ως μεταθετική 4 Στην αντίδραση Μg + O MgO, το μαγνήσιο: α Είναι το αναγωγικό β Είναι το οξειδωτικό γ Ανάγεται δ Δεν οξειδώνεται 5 Στην αντίδραση Na + Cl NaCl: α Το Na είναι το οξειδωτικό γ Το Cl είναι το αναγωγικό β Το Na ανάγεται δ Το Cl ανάγεται 6 Στην αντίδραση CH 4 + O CO + H O οξειδώνεται: α Ο άνθρακας β Το υδρογόνο γ Το οξυγόνο δ Και ο άνθρακας και το υδρογόνο 7 Στην αντίδραση Ca + H CaH : α Το Ca είναι το οξειδωτικό, διότι αποβάλλει ηλεκτρόνια β Το Ca είναι το οξειδωτικό, διότι προσλαμβάνει ηλεκτρόνια γ Το Ca είναι το αναγωγικό, διότι αποβάλλει ηλεκτρόνια δ Το Ca είναι το αναγωγικό, διότι προσλαμβάνει ηλεκτρόνια 8 Στην αντίδραση SO + H S S + H O: α Το SO είναι το οξειδωτικό β Το H S είναι το οξειδωτικό γ Το SO είναι το αναγωγικό δ Κανένα από τα παραπάνω

23 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά 9 Τα μέταλλα μπορούν να δράσουν: α Μόνο ως οξειδωτικά β Μόνο ως αναγωγικά γ Σε κάποιες περιπτώσεις ως οξειδωτικά δ Σε κάποιες περιπτώσεις ως αναγωγικά 1 Από τα ακόλουθα στοιχεία ισχυρότερο αναγωγικό είναι το: α Hg β Sn γ Ag δ Zn 11 Από τις ενώσεις KMnO 4, H Ο, NH 3, K Cr O 7 και H S μπορεί να δράσουν αποκλειστικά ως αναγωγικά µόνο οι: α H Ο, KMnO 4 και K Cr O 7 β H Ο, NH 3 και H S γ NH 3 και H S δ H Ο, NH 3 1 Από τις χηµικές ουσίες ΗΝΟ 3, K Cr O 7 και Cl µπορεί να δράσουν ως οξειδωτικά: α Όλες β Μόνο το ΗΝΟ 3 και το Cl γ Μόνο το ΗΝΟ 3 και το K Cr O 7 δ Μόνο το K Cr O 7 και το Cl 13 Το Η Ο μπορεί να δράσει οξειδωτικά, όταν αντιδράσει με το: α ΚΜnO 4 β HI γ KClO 3 δ FeCl 3 14 Το Η Ο μπορεί να δράσει αναγωγικά, όταν αντιδράσει με το: α Κ Cr O 7 β HCl γ Νa S δ FeCl 15 Από τις παρακάτω ενώσεις μπορεί να δράσει οξειδωτικά η ένωση: α CO β H SO 3 γ Cl δ ΝΗ 3 16 Από τις παρακάτω ενώσεις μπορεί να δράσει αναγωγικά η ένωση: α FeCl 3 β CaOCl γ MnO δ FeCl 17 Από τα αλογόνα F, Cl, Br, I ισχυρότερο οξειδωτικό είναι το: α F β Cl γ Br δ I 18 Από τα στοιχεία Κ, Νa, Cu, Ag ισχυρότερο αναγωγικό είναι το: α Νa β Ag γ K δ Cu 3

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 19 Από τα οξέα ΗCl, HNO, HNO 3, H S ως οξειδωτικό δρα το: α ΗCl β HNO γ H S δ HNO 3 Από τα οξείδια CuO, FeO, MnO, CO ως αναγωγικό δρα: α Το CuO β Το FeO και το MnO γ Το FeO και το CO δ Το CuO, το MnO και το CO 1 Από τα άλατα NaCl, CuS, FeCl, KClO 3 οξειδωτική δράση παρουσιάζει το: α KClO 3 β NaCl γ FeCl δ CuS Το SO, όταν δρα ως οξειδωτικό, μετατρέπεται σε: α Η SO 3 β SO 3 γ S δ H S 3 Το Η O, όταν δρα ως αναγωγικό, μετατρέπεται σε: α Η Ο β Η γ Ο δ Ο Β Θέματα αντιστοίχισης 4 Να αντιστοιχίσετε τα στοιχεία της στήλης (I) µε τα στοιχεία στήλης (II) (Ι) (ΙΙ) Α Οξείδωση α Αποβολή ηλεκτρονίων Β Αναγωγή β Προκαλεί αναγωγή Γ Οξειδωτικό γ Πρόσληψη ηλεκτρονίων Δ Αναγωγικό δ Προκαλεί οξείδωση 5 Να αντιστοιχίσετε τα στοιχεία της στήλης (I) µε τα στοιχεία στήλης (II) (Ι) (ΙΙ) Α Οξείδωση α Μείωση αριθμού οξείδωσης Β Αναγωγή β Ανάγεται Γ Οξειδωτικό γ Οξειδώνεται Δ Αναγωγικό δ Αύξηση αριθμού οξείδωσης 4

25 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά 6 Να αντιστοιχίσετε τις χημικές ουσίες της στήλης (I) µε τα στοιχεία της στήλης (II) (Ι) (ΙΙ) Α Cl α Οξειδωτικό Β HCl Γ FeO Δ HNO 3 β Αναγωγικό 7 Να αντιστοιχίσετε τις χημικές ουσίες της στήλης (I) µε τα στοιχεία της στήλης (II) (Ι) (ΙΙ) Α ΚΜnO 4 α Οξειδωτικό Β FeCl 3 Γ NaClO Δ NaCl β Αναγωγικό 8 Να αντιστοιχίσετε τις χημικές ουσίες της στήλης (I) µε τα στοιχεία των στηλών (II) και (ΙΙΙ) (Ι) (ΙΙ) (ΙΙΙ) Α SO α Δρα ως οξειδωτικό και μετατρέπεται σε: Β H O β Δρα ως αναγωγικό και μετατρέπεται σε: 1 H O S 3 H SO 4 4 O 5

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Γ Θέματα του τύπου «Σωστό - Λάθος» Στα θέματα 9-3 που ακολουθούν να χαρακτηρίσετε κάθε πρόταση ως σωστή (Σ) ή λανθασμένη (Λ) 9 α Όλα τα οξειδωτικά σώματα περιέχουν οξυγόνο β Οξείδωση είναι η αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός ατόμου ή ιόντος γ Τα αναγωγικά προκαλούν την αναγωγή δ Τα μέταλλα εμφανίζουν μόνο αναγωγικό χαρακτήρα 3 α Το F είναι το ισχυρότερο οξειδωτικό στοιχείο β Οξείδωση είναι η μείωση του αριθμού οξείδωσης ενός ατόμου ή ιόντος γ Το υδρογόνο στην αντίδραση Η + Νa NaH ανάγεται δ Το Cl είναι ισχυρότερο οξειδωτικό του Βr 31 α Το υδρογόνο δρα μόνο αναγωγικά β Στην αντίδραση Νa + H ΝaH το Η δρα ως αναγωγικό γ Οι ενώσεις SO και Η Ο συμπεριφέρονται άλλοτε ως οξειδωτικά και άλλοτε ως αναγωγικά δ Το κάλιο (Κ) είναι αναγωγικό στοιχείο 3 α Το ΚΜnO 4 δρα αναγωγικά β Στην αντίδραση H + Cl HCl το Η δρα ως αναγωγικό, διότι προσλαμβάνει ηλεκτρόνια γ Το ΗΝΟ 3 δεν μπορεί να δράσει ως αναγωγικό δ Το Η Ο όταν δρα ως αναγωγικό μετατρέπεται σε Η Ο 6

27 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά Δ Ασκήσεις για λύση [Σύμφωνα με το ο θέμα των εξετάσεων] [Οι ασκήσεις που φέρουν υπογράμμιση (πχ 34) λειτουργούν ως εμπέδωσης της αμέσως προηγούμενης άσκησης, κάθε φορά] 33 Να χαρακτηρίσετε καθεμία από τις παρακάτω αντιδράσεις ως οξειδοαναγωγική ή μεταθετική α K CrO 4 + AgNO 3 KNO 3 + Ag CrO 4 β Cu + H SO 4 CuSO 4 + SO + H O γ 8HNO 3 + 6KI 6KNO 3 + 3I + NO + 4H O Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 34 Να χαρακτηρίσετε καθεμία από τις παρακάτω αντιδράσεις ως οξειδοαναγωγική ή μεταθετική α N H 4 + Cu(OH) N + Cu + 4H O β 3C H 5 OH + K Cr O 7 + 8H SO 4 3CH 3 COOH + Cr (SO 4 ) 3 + K SO H O γ NaCl + AgNO 3 AgCl + NaNO 3 Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 35 Σε ποια από τις ακόλουθες περιπτώσεις έχουμε οξειδοαναγωγική αντίδραση; α CaCO 3 CaO + CO β SiCl 4 + Mg Si + MgCl γ NaOH + H SO 4 H O + Na SO 4 δ HCOOH + NaOH HCOONa + H O Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 36 Σε ποια από τις ακόλουθες περιπτώσεις δεν έχουμε οξειδοαναγωγική αντίδραση; α 4Li + O LiO β Pb(NO 3 ) + Na SO 4 PbSO 4 + NaNO 3 γ Na + Cl NaCl δ Mg + FeCl MgCl + Fe Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 7

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 37 Σε ποια από τις ακόλουθες περιπτώσεις έχουμε μεταθετική αντίδραση; α Fe + S FeS β SiCl 4 + Mg Si + MgCl γ Cl + H O HCl + O δ CO + H O H CO 3 Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 38 Σε ποια από τις ακόλουθες περιπτώσεις έχουμε μεταθετική αντίδραση; α Fe + CuSO 4 FeSO 4 + Cu β SO + C CO + S γ FeS + HCl FeCl + H S δ Η Ο + ΗΙ Ι + Η Ο Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 39 Να προσδιορίσετε ποια είναι η οξειδωτική και ποια η αναγωγική ουσία σε καθεμία από τις επόμενες αντιδράσεις α Zn + CuSO 4 ZnSO 4 + Cu β HNO 3 + 3H S NO + 4H O + 3S γ F + MgCl MgF + Cl Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 4 Να προσδιορίσετε ποια είναι η οξειδωτική και ποια η αναγωγική ουσία σε καθεμία από τις επόμενες αντιδράσεις α FeCl 3 + H S FeCl + HCl + S β H + OF H O + HF γ Na SO 3 + H O Na SO 4 + H O Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 41 Στην αντίδραση Br + SO + Na SO 4 + H O H SO 4 + NaBr: α Το SO είναι το οξειδωτικό β Το Na SO 4 είναι το οξειδωτικό γ Το Br είναι το αναγωγικό δ Το SO είναι το αναγωγικό Να επιλέξετε τη σωστή πρόταση και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας 8

29 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά 4 Από τις παρακάτω αντιδράσεις: (I) SO + KOH K SO 3 + H O, (II) SO + H S 3S + H O, (III) SO + HNO 3 NO + H SO 4, το SO δρα ως οξειδωτικό: α Στην (I) β Στην (II) γ Στην (III) δ Σε καµία Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να αιτιολογήσετε 43 Στοιχείο Α κύριας ομάδας του Περιοδικού Πίνακα εμφανίζει αριθμούς οξείδωσης από 3 έως +5 α Σε ποια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα ανήκει; β Η χημική ένωση ΑΗ 3 δρα ως οξειδωτικό ή αναγωγικό; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 44 Στοιχείο Α κύριας ομάδας του Περιοδικού Πίνακα εμφανίζει αριθμούς οξείδωσης από έως +6 α Σε ποια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα ανήκει; β Η χημική ένωση ΑΟ δρα ως οξειδωτικό ή αναγωγικό; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 9

30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Κριτήριο αξιολόγησης [Προτεινόμενος χρόνος 15 min] Θέμα Α Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση στις παρακάτω προτάσεις Α1 Οξειδωτικό είναι το στοιχείο που α Προκαλεί αναγωγή β Αποβάλλει ηλεκτρόνια γ Προκαλεί οξείδωση δ Το ίδιο οξειδώνεται Α Τα προϊόντα οξείδωσης του S µπορεί να είναι: α SO και H SO 4 β H S και SO γ Κάθε χηµική ένωση που περιέχει S δ Μόνο το H S Θέμα Β Δίνονται οι παρακάτω αντιδράσεις: α HI + H O I + H O β NH 3 + HCl NH 4 Cl γ 4Fe + 3O + 6H O 4Fe(OH) 3 δ CH 4 + O CO + H O Β1 Ποιες από αυτές είναι οξειδοαναγωγικές; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας Β Για τις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις, να εντοπίσετε το οξειδωτικό και το αναγωγικό Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 3

31 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά Απαντήσεις Ενότητα η Α Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής 1 α, δ, 3 γ, 4 α, 5 δ, 6 α, 7 γ 8 α, 9 β, 1 δ, 11 γ, 1 α, 13 β, 14 α, 15 γ, 16 δ, 17 α, 18 γ, 19 δ, γ, 1 α, γ, 3 δ Β Ερωτήσεις αντιστοίχησης 4 Αα, Βγ, Γδ, Δβ 5 Αδ, Βα, Γβ, Δγ 6 Αα, Ββ, Γβ, Δα 7 Αα, Βα, Γα, Δβ 8 Αα, Aβ3, Βα1, Ββ4 Γ Ερωτήσεις του τύπου «Σωστό - Λάθος» 9 Λ, Σ, Σ, Σ 3 Σ, Λ, Σ, Σ 31 Λ, Λ, Σ, Σ 3 Λ, Λ, Σ, Λ α KCrO 4 + AgNO3 KNO3 + AgC ro 4 : η αντίδραση είναι μεταθετική, αφού σε κανένα στοιχείο δεν παρατηρείται μεταβολή του ΑΟ + β Cu+ HSO CuSO + SO + H O : η αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική, 4 4 αφού μεταβάλλεται ο ΑΟ του ατόμου του χαλκού (από σε +) γ 8HNO + 6 KI 6KNO + 3I + NO + 4HO: η αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική, αφού μεταβάλλεται ο ΑΟ του ατόμου του ιωδίου (από 1 σε ) 34 α οξειδοαναγωγική β οξειδοαναγωγική γ μεταθετική (διπλής αντικατάστασης) Οξειδοαναγωγική αντίδραση είναι η (β): SiCl + Mg Si + MgCl, διότι έχουμε μεταβολή του ΑΟ στο Si (από +4 σε ) και στο Μg (από σε +) Όλες οι υπόλοιπες είναι μεταθετικές αντιδράσεις (δεν παρατηρείται μεταβολή στον ΑΟ) 31

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1o: ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ 36 Στην αντίδραση β (αντίδραση διπλής αντικατάστασης) 37 Μεταθετική αντίδραση είναι η (δ), διότι σε κανένα στοιχείο δεν παρατηρείται μεταβολή του ΑΟ: CO + HO HCO 3 38 Στην αντίδραση (γ) (αντίδραση διπλής αντικατάστασης) α Zn + CuSO ZnSO + Cu 4 4 Παρατηρούμε ότι ο Ζn οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από σε +), άρα θα είναι το αναγωγικό, ενώ ο Cu ανάγεται (μείωση του ΑΟ από + σε ), άρα o CuSO 4 θα είναι το οξειδωτικό β HNO + 3HS NO+ 4HO+ 3S 3 Το S οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από σε ), άρα το H S είναι το αναγωγικό, ενώ το Ν ανάγεται (μείωση του ΑΟ από +5 σε +), επομένως το HNO 3 είναι το οξειδωτικό γ F + MgCl MgF + Cl Το F ανάγεται (μείωση του ΑΟ από σε 1), επομένως το F είναι το οξειδωτικό, ενώ το Cl οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από 1 σε ), άρα το MgCl είναι το αναγωγικό 4 α FeCl 3 (οξειδωτικό), H S (αναγωγικό) β H (αναγωγικό), OF (οξειδωτικό) γ Νa SO 3 (αναγωγικό), H O (οξειδωτικό) 41 Br + SO + Na SO + HO HSO NaBr Παρατηρούμε ότι το Br ανάγεται (μείωση του ΑΟ από στο Br σε 1 στο ΝaBr), επομένως το Br είναι το οξειδωτικό Aκόμη το S οξειδώνεται (αύξηση του ΑΟ από +4 στο SO σε +6 στο H SO 4 ), άρα το SO είναι το αναγωγικό Επομένως σωστή είναι η πρόταση δ 4 Σωστή επιλογή είναι η β 3

33 Ενότητα η: Οξείδωση Αναγωγή, Κυριότερα οξειδωτικά-αναγωγικά 43 α Επειδή το στοιχείο Α ανήκει σε κύρια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα, ο μέγιστος αριθμός οξείδωσής του είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που έχει στην εξωτερική του στιβάδα, δηλαδή ταυτίζεται με τον αριθμό της κύριας ομάδας στην οποία ανήκει Επομένως, το στοιχείο Α ανήκει στην VA ομάδα του Περιοδικού Πίνακα β Στη χημική ένωση ΑΗ 3 το στοιχείο Α εμφανίζει ΑΟ 3 (AO: H = +1), δηλαδή τον ελάχιστο ΑΟ, επομένως το μόνο που μπορεί να υποστεί σε μια οξειδοαναγωγική αντίδραση είναι να αυξήσει τον ΑΟ του, δηλαδή να οξειδωθεί Επομένως, η ένωση ΑΗ 3 δρα ως αναγωγικό 44 α Ανήκει στην VΙA ομάδα του Περιοδικού πίνακα β Δρα και ως οξειδωτικό και ως αναγωγικό (το Α έχει ενδιάμεσο ΑΟ στο ΑΟ ) 33