ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΝΑΓΩΓΗ Ορισμοί : -Αριθμός οξείδωσης: I)Σε μία ιοντική ένωση ο αριθμός οξείδωσης κάθε στοιχείου είναι ίσος με το ηλεκτρικό φορτίο που έχει το αντίστοιχο ιόν Παράδειγμα: CaF 2 Ηλεκτρονιακός τύπος: Αρ. οξείδωσης Ca = +2 Αρ. οξείδωσης F = -1 Ι) Σε μία ομοιοπολική ένωση οξείδωσης κάθε στοιχείου είναι ίσος με το ηλεκτρικό φορτίο που φαίνεται να έχει ένα άτομο, αν θεωρήσουμε ότι τα ηλεκτρόνια σε κάθε δεσμό αυτού του ατόμου, ανήκουν στο άτομο του δεσμού με την μεγαλύτερη τιμή ηλεκτραρνητικότητας. Παράδειγμα: CO 2 Αρ. οξείδωσης C = +4 Αρ. οξείδωσης O = -2 Κανόνες που δίνουν τον αριθμό οξείδωσης: 1) Στα ελεύθερα στοιχεία, κάθε άτομο έχει αριθμό οξείδωσης 0. 2) Ο αριθμός οξείδωσης ενός ιόντος είναι ίσος με το φορτίο του ιόντος. 3) Το φθόριο (F) στις ενώσεις του έχει αριθμό οξείδωσης -1 4) Τα αλκάλια (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) στις ενώσεις τους έχουν αριθμό οξείδωσης +1 5) Οι αλκαλικές γαίες (Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) στις ενώσεις τους έχουν αριθμό οξείδωσης +2 6) Το υδρογόνο στις ενώσεις του έχει αριθμό οξείδωσης +1, εκτός από τα υδρίδια των μετάλλων (π.χ. ΝαΗ), όπου έχει αριθμό οξείδωσης -1. 7) Το οξυγόνο στις ενώσεις του έχει αριθμό οξείδωσης -2, εκτός από τις ενώσεις με υπεροξειδικό δεσμό (-Ο-Ο-), όπου έχει -1 και την ένωση OF 2 όπου έχει +2. 8) Το αλγεβρικό άθροισμα των αριθμών οξείδωσης όλων των ατόμων μιας ένωσης είναι 0, ενώ το αλγεβρικό άθροισμα των αριθμών οξείδωσης όλων των ατόμων ενός πολυατομικού ιόντος είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος. Παραδείγματα: i) Να υπολογιστεί ο αριθμός οξείδωσης του χρωμίου στο διχρωμικό κάλιο (K 2 Cr 2 O 7 ) (+1) 2 + 2x + (-2) 7 = 0 x=+6 ii) Να υπολογιστεί ο αριθμός οξείδωσης του θείου στο θειϊκό ιόν (SO 4-2 ) x + (-2) 4 = -2 x=+6 -Οξείδωση : ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο κάποια ουσία αποβάλει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια. -Αναγωγή : ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο κάποια ουσία προσλαμβάνει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια 1
Σύγχρονοι ορισμοί της οξείδωσης και της αναγωγής: -Οξείδωση ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο αυξάνεται ο αριθμός οξείδωσης κάποιου στοιχείου. -Αναγωγή ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο μειώνεται ο αριθμός οξείδωσης κάποιου στοιχείου. -Οξειδωτική ουσία: ονομάζεται η ουσία που προκαλεί οξείδωση σε κάποια άλλη (παθαίνει αναγωγή). -Αναγωγική ουσία: ονομάζεται η ουσία που προκαλεί αναγωγή σε κάποια άλλη (παθαίνει οξείδωση). 2
ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ ΝΑ ΓΝΩΡΊΖΟΥΜΕ ΜΟΝΟ ΤΑ ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΤΩΝ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΑΝΑΓΩΓΙΚΩΝ ΠΟΥ ΔΕΧΟΥΝ ΧΡΩΜΑΤΙΣΤΕΙ ΚΟΚΚΙΝΑ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΑ ΣΩΜΑΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 1. X 2 HX ή Χ -1 όπου Χ: Cl, Br, I ΟΞΕΙΔΙΑ 2. CuO, Ag 2 O, HgO Cu, Ag, Hg 3. H 2 O 2 H 2 O 4. SO 2 S 5. PbO 2 Pb +2 6. MnO 2 Mn +2 ΟΞΕΑ 7. H 2 SO 4(Π) SO 2 8. HNO 3(Π) ΝΟ 2 9. ΗΝΟ 3(α) ΝΟ 10. ΗΧΟ, ΗΧΟ 3 ΗΧ ΑΛΑΤΑ 11. ΜΧΟ, ΜΧΟ 3 ΜΧ 12. CaOCl 2 CaCl 2 (μεταβολή παθαίνει το ένα άτομο Cl από +1 σε -1) 13. Fe +3, Cu +2, Hg +2, Sn +4 Fe +2, Cu +1, Hg +1, Sn +2 14. KMnO 4 K +1 + Mn +2 15. K 2 Cr 2 O 7 2K +1 + 2Cr +3 3
ΑΝΑΓΩΓΙΚΑ ΣΩΜΑΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 1. Μ Μ +Χ (Χ = μεγαλύτερος αριθμός οξείδωσης) 2. C CO ή CO 2 3. S, P, I H 2 SO 4, H 3 PO 4, HIO 3 (εκτός S + H 2 SO 4(π) SO 2 ) ΟΞΕΙΔΙΑ 4. Η 2 Ο 2 Ο 2 5. CO CO 2 6. SO 2 Η 2 SO 4 ΟΞΕΑ 7. ΗΧ Χ 2 8. H 2 S S 9. -ωδες -ικό ΒΑΣΕΙΣ 10. ΝΗ 3 Ν 2 ΑΛΑΤΑ 11. -ωδες -ικό 12. MX X 2 (M: μέταλλο) 13. Fe +2, Cu +1, Hg +1, Sn +2 Fe +3, Cu +2, Hg +2, Sn +4 14. θειούχα άλατα + ΗΝΟ 3(α) S θειούχα άλατα +ΗΝΟ 3(π) ή Η 2 Ο 2 SO 4-2 4
ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΥΡΕΣΗΣ ΤΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΩΝ ΜΙΑΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ 1 0 Στάδιο: Γράφουμε τα αντιδρώντα, προσδιορίζουμε το οξειδωτικό και το αναγωγικό και γράφουμε τα προϊόντα τους. 2 0 Στάδιο: Σημειώνουμε τη μεταβολή του αριθμού οξείδωσης των στοιχείων που οξειδώνονται και ανάγονται. 3 0 Στάδιο: Η μεταβολή του αριθμού οξείδωσης του οξειδωτικού μπαίνει συντελεστής μπροστά από το προϊόν του αναγωγικού ενώ η μεταβολή του αριθμού οξείδωσης του αναγωγικού μπαίνει συντελεστής μπροστά από το προϊόν του οξειδωτικού στο 2 0 μέλος. (Παρατήρηση: αν το στοιχείο που ανάγεται έχει δείκτη διάφορο του 1, διαιρούμε την μεταβολή του αριθμού οξείδωσης με τον δείκτη αυτόν). 4 0 Στάδιο: Ισοσταθμίζουμε τα άτομα του οξειδωτικού και αναγωγικού στοιχείου στο πρώτο μέλος της χημικής εξίσωσης. 5 0 Στάδιο: Ισοσταθμίζουμε τα υπόλοιπα άτομα των άλλων στοιχείων με απλή μέτρηση. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ : Οι μεταβολές των αριθμών οξείδωσης οξειδωτικού και αναγωγικού μπορούν να απλοποιούνται ή να πολλαπλασιάζονται με τον ίδιο αριθμό έτσι ώστε να μην προκύψουν κλασματικοί συντελεστές. Παραδείγματα: 1) 2 +7 +2 +4 +2 2KMnO 4 + 5CO + 3 H 2 SO 4 5CO 2 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3 H 2 O 5 2) +6 3x2=6 +3 0 K 2 Cr 2 O 7 + 7HCl -1 2CrCl 3 + 2KCl + 3Cl 2 + 7H 2 O 1x2=2 5