Αντιδράςεισ Οξείδωςθσ-Αναγωγισ. Fe(s) + CuSO 4 (aq) Fe(s) + Cu 2+ (aq) FeSO 4 (aq) + Cu(s) Fe 2+ (aq) + Cu(s)

Transcript

1 Αντιδράςεισ Οξείδωςθσ-Αναγωγισ Fe(s) + CuSO 4 (aq) Fe(s) + Cu 2+ (aq) FeSO 4 (aq) + Cu(s) Fe 2+ (aq) + Cu(s)

2 Αρικμόσ οξείδωςθσ (ι κατάςταςθ οξείδωςθσ) ενόσ ατόμου ςε μια ζνωςθ είναι το πραγματικό φορτίο του ατόμου, αν το άτομο εμφανίηεται ςτθν ζνωςθ μονατομικό ιόν, ι το υποκετικό φορτίο που αποδίδεται ςτο άτομο βάςει κάποιων απλϊν κανόνων Ca (s) + O 2(aq) 2CaO (s) Ca (s) + Cl 2(q) 2CaCl 2(s)

3

4 ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕ ΧΗΜΙΚΕ ΑΝΣΙΔΡΑΕΙ Αντιδράςεισ οξειδοαναγωγισ καλοφνται οι αντιδράςεισ ςτισ οποίεσ μεταβάλλεται ο αρικμόσ οξείδωςθσ τουλάχιςτον δφο ατόμων Η μεταβολι του αρικμοφ οξείδωςθσ ςυντελείται, είτε μζςω μεταβίβαςθσ θλεκτρονίων, είτε μζςω ςυνειςφοράσ θλεκτρονίων προσ ςχθματιςμό κοινϊν θλεκτρονικϊν ηευγϊν. Ζνα ςϊμα οξειδώνεται όταν επζρχεται αφξθςθ του αρικμοφ οξείδωςθσ ςε τουλάχιςτον ζνα από τα άτομα που το απαρτίηουν. Σο ςϊμα που προκαλεί τθν οξείδωςθ αυτι λζγεται οξειδωτικό μζςο. Κατ αντιςτοιχία με το παραπάνω οριςμό, ζνα ςϊμα ανάγεται όταν επζρχεται ελάττωςθ του αρικμοφ οξείδωςθσ ςε τουλάχιςτον ζνα από τα άτομα που το απαρτίηουν. Σο ςϊμα που προκαλεί τθν αναγωγι αυτι λζγεται αναγωγικό μζςο. Σα φαινόμενα οξείδωςθσ και αναγωγισ είναι αλλθλζνδετα. ε μία αντίδραςθ οξειδοαναγωγισ το οξειδοφμενο ςώμα προκαλεί τθν αναγωγι ενόσ άλλου ςώματοσ, δθλαδι ςυμπεριφζρεται ωσ αναγωγικό μζςο. Αντικζτωσ, το αναγόμενο ςώμα προκαλεί τθν οξείδωςθ ενόσ άλλου ςώματοσ, δθλαδι ςυμπεριφζρεται ωσ οξειδωτικό μζςο.

5 ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕ ΧΗΜΙΚΕ ΑΝΣΙΔΡΑΕΙ Σηοισεία με ένα μόνο ζςνήθη απιθμό οξείδωζηρ (εκηόρ ηος μηδενικού) Μέηαλλο ή Οξειδωηική Αμέηαλλα ημιαγώγιμο Βαθμίδα ζηοισείο Θέζη ζηο Πεπιοδικό Πίνακα s ενότητα (Κύρια στοιχεία) d ενότητα (Στοιχεία μετάπτωσης) p ενότητα (Κύρια στοιχεία) d ενότητα (Στοιχεία μετάπτωσης) p ενότητα (Κύρια στοιχεία) Οξειδωηική Βαθμίδα Na +1 F -1 K +1 Mg +2 Ca +2 Ag +1 Zn +2 Ni +2 Al +3 Si +4 Σηοισεία με πεπιζζόηεποςρ από ένα ζςνήθη απιθμό οξείδωζηρ (εκηόρ ηος μηδενικού) Cr +3,+6 N -3,+1,+2,+3,+4,+5 Mn +2,+4,+7 P -3,+1,+3,+5 Fe +2,+3 O -2,-1 Co +2,+3 S -2,+4,+6 Cu +1,+2 Cl -1,+1,+3,+5,+7 Au +1,+3 Br -1,+5,+7 Hg +1,+2 I -1,+5,+7 Sn +2,+4 Pb +2,+4 As -3,+3,+5

6 ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕ ΧΗΜΙΚΕ ΑΝΣΙΔΡΑΕΙ Αφξουςα ςειρά οξειδωτικισ ιςχφοσ Αντιδράςεισ μεταφοράσ θλεκτρονίων μεταξφ ιόντων ςε υδατικό διάλυμα (Electron transfer in aqueous solutions) Πρόκειται για αντιδράςεισ ςτισ οποίεσ δυο οξειδοαναγωγικά ηεφγθ ανταγωνίηονται για τα θλεκτρόνια και το ιςχυρότερο οξειδωτικό μζςο κερδίηει τα θλεκτρόνια ΟΞ1 + ΑΝ2 ΑΝ1 + ΟΞ2 Ημιαντιδράςεισ αναγωγισ οξειδοαναγωγικών ηευγων ΟΞ/ΑΝ ΟΞ + ne - AN E o Li + + e - Li(s)... F2(g) + 2e - 2F - E o = V E o = +2.87V 2Fe aq Sn aq 2Fe aq Sn aq 3 Fe Sn aq e 2 Fe aq aq 2e 2 Sn aq 3 4 Ε ο =+0.771V Ε ο =+0.15V Fe Μπορεί να γίνει θ παρακάτω αντίδραςθ; Cu aq Cu aq Fe aq Cu aq 2 1 aq e Cu aq 2 Ε ο =+0.153V

7 ΤΝΘΕΣΕ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕ ΑΝΣΙΔΡΑΕΙ Γραφι χθμικϊν εξιςϊςεων Για τθ γραφι των χθμικών εξιςώςεων των ςφνκετων οξειδοαναγωγικών αντιδράςεων χρθςιμοποιείται ευρζωσ θ μζκοδοσ των θμιαντιδράςεων Σο κφριο χαρακτθριςτικό αυτισ τθσ μεκόδου είναι ότι ςε κάκε οξειδοαναγωγικι δράςθ ο αρικμόσ των θλεκτρονίων που κερδίηονται από το οξειδωτικό ςϊμα πρζπει να ιςοφται πάντα με τον αρικμό των θλεκτρονίων που χάνονται από το αναγωγικό ςϊμα (Ιςοηφγιο θλεκτρονίων). Επομζνωσ, για τθ γραφι μιασ ςφνκετθσ οξειδοαναγωγικισ δράςθσ, πρώτα γράφονται οι θμιαντιδράςεισ οξείδωςθσ και αναγωγισ και μετά προςτίκενται αυτζσ καταλλιλωσ ζτςι ώςτε να ικανοποιείται το ιςοηφγιο των θλεκτρονίων.

8 ΤΝΘΕΣΕ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕ ΑΝΣΙΔΡΑΕΙ Γραφι θμιαντιδράςεων Ημιαντιδράςεισ ςε όξινο περιβάλλον Δράςθ MnO 4 - Βήμα 1: Γράφονται ςε μία εξίςωςθ τα αντιδρϊντα και τα προϊόντα ςϊματα και γίνεται ιςοηφγιο όλων των ατόμων εκτόσ των ατόμων οξυγόνου και υδρογόνου. Βήμα 2: Γίνεται ιςοηφγιο των ατόμων οξυγόνου προςκζτοντασ μόρια νεροφ ςτθν πλευρά τθσ αντίδραςθσ που υπάρχει ζλλειψθ ατόμων οξυγόνου. 4 2 MnO aq Mn aq 2 4 MnO aq Mn aq H O l 4 2 Βήμα 3: Γίνεται ιςοηφγιο των ατόμων υδρογόνου προςκζτοντασ υδρογονοϊόντα ςτθν πλευρά τθσ αντίδραςθσ που υπάρχει ζλλειψθ ατόμων υδρογόνου MnO aq H aq Mn aq H O l 4 2 Βήμα 4: Γίνεται ιςοηφγιο θλεκτρικοφ φορτίου προςκζτοντασ θλεκτρόνια ςτθν πλευρά τθσ αντίδραςθσ που υπάρχει περίςςεια κετικοφ MnO 2 4 aq 8H aq 5e Mn aq 4H 2O l φορτίου ι ζλλειψθ αρνθτικοφ φορτίου.

9 ΤΝΘΕΣΕ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕ ΑΝΣΙΔΡΑΕΙ Γραφι θμιαντιδράςεων Ημιαντιδράςεισ ςε αλκαλικό περιβάλλον Δράςθ MnO 4 - Βήμα 1: Γράφονται ςε μία εξίςωςθ τα αντιδρϊντα και τα προϊόντα ςϊματα και γίνεται ιςοηφγιο όλων των ατόμων εκτόσ των ατόμων οξυγόνου και υδρογόνου. Βήμα 2: Γίνεται ιςοηφγιο των ατόμων οξυγόνου προςκζτοντασ μόρια νεροφ ςτθν πλευρά τθσ αντίδραςθσ που υπάρχει ζλλειψθ ατόμων οξυγόνου. MnO aq MnO s MnO aq MnO s H O l Βήμα 3: Γίνεται ιςοηφγιο των ατόμων υδρογόνου. Βήμα 3.1. Προςτίκενται, ςτθν πλευρά τθσ αντίδραςθσ που προςτζκθκε το νερό, τόςα ιόντα υδροξυλίου όςα και τα άτομα υδρογόνου που υπολείπονται. Βήμα 3.2. Προςτίκενται, ςτθν αντίκετθ πλευρά τθσ αντίδραςθσ, τόςα μόρια νεροφ όςα και τα ιόντα υδροξυλίου που προςτζκθκαν προθγουμζνωσ. 2 4 MnO aq MnO s H O l OH aq MnO aq H O l MnO s H O l OH aq

10 ΤΝΘΕΣΕ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕ ΑΝΣΙΔΡΑΕΙ Γραφι θμιαντιδράςεων Ημιαντιδράςεισ ςε αλκαλικό περιβάλλον Δράςθ MnO 4 - Βήμα 3.3. Απλοποιοφνται τα μόρια νεροφ από τα δφο μζλθ τθσ αντίδραςθσ. MnO aq 2H O l MnO s 4OH aq Βήμα 4: Γίνεται ιςοηφγιο θλεκτρικοφ φορτίου προςκζτοντασ θλεκτρόνια ςτθν πλευρά τθσ αντίδραςθσ που υπάρχει περίςςεια κετικοφ φορτίου ι ζλλειψθ αρνθτικοφ φορτίου. MnO aq 2H O l 3e MnO s 4OH aq 4 2 2

11 ΤΝΘΕΣΕ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕ ΑΝΣΙΔΡΑΕΙ Γραφι χθμικϊν εξιςϊςεων Για τθ γραφι τθσ εξίςωςθσ μιασ ςφνκετθσ οξειδοαναγωγικισ δράςθσ πρώτα γράφονται οι θμιαντιδράςεισ οξείδωςθσ και αναγωγισ και μετά προςτίκενται αυτζσ καταλλιλωσ ζτςι ώςτε να ικανοποιείται το ιςοηφγιο των θλεκτρονίων. Παράδειγμα: MnO Fe 2+ + όξινο περιβάλλον Ημιαντίδραςη αναγωγήσ υπερμαγγανικών ιόντων ςε όξινο περιβάλλον MnO aq H aq e Mn aq H O l 4 2 Ημιαντίδραςη οξείδωςησ ιόντων διςθενοφσ ςιδήρου Συνολική αντίδραςη 1x MnO aq 8H aq 5e Mn 2 aq 4H O l 5x Fe aq Fe aq e MnO aq H aq Fe Mn aq H O l Fe aq 4 2

12

13

14