Πώς να αναγνωρίσετε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής
Προτού μάθετε πώς να αναγνωρίζετε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, πρέπει να κατανοήσετε τι σημαίνει αντίδραση οξειδοαναγωγής. Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής θεωρούνται ως αντιδράσεις μεταφοράς ηλεκτρονίων. Περιλαμβάνεται τόσο στην Οργανική Χημεία όσο και στην Ανόργανη Χημεία. Πήρε το όνομά του "Οξειδοαναγωγή" επειδή μια αντίδραση οξειδοαναγωγής αποτελείται από μια αντίδραση οξείδωσης και μια αναγωγική αντίδραση. Ο προσδιορισμός του αριθμού οξείδωσης είναι το βασικό σημείο για τον προσδιορισμό μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής. Αυτό το άρθρο εξετάζει τους τύπους αντιδράσεων οξειδοαναγωγής, δίνοντας παραδείγματα για κάθε αντίδραση οξειδοαναγωγής, τις μισές αντιδράσεις σε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, και εξηγεί επίσης τους κανόνες για τον προσδιορισμό των αριθμών οξείδωσης και τις διακυμάνσεις των αριθμών οξείδωσης.
Τι είναι η αντίδραση οξειδοαναγωγής
Οι αντιδράσεις όξινης βάσης χαρακτηρίζονται από μια διαδικασία μεταφοράς πρωτονίων, ομοίως οι αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής ή οξειδοαναγωγής περιλαμβάνουν μια διαδικασία μεταφοράς ηλεκτρονίων. Μια αντίδραση οξειδοαναγωγής έχει δύο μισές αντιδράσεις, δηλαδή την αντίδραση οξείδωσης και την αντίδραση αναγωγής. Η αντίδραση οξείδωσης περιλαμβάνει την απώλεια ηλεκτρονίων και η αντίδραση αναγωγής περιλαμβάνει την αποδοχή ηλεκτρονίων. Επομένως, μια αντίδραση οξειδοαναγωγής περιέχει δύο είδη, ο οξειδωτικός παράγοντας υφίσταται τη μισή αντίδραση οξείδωσης και ο αναγωγικός παράγοντας στην αντίδραση μισής αναγωγής. Η έκταση της αναγωγής σε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής είναι ίση με την έκταση της οξείδωσης. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που χάνονται από τον οξειδωτικό παράγοντα ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δέχεται ο αναγωγικός παράγοντας. Είναι μια ισορροπημένη διαδικασία όσον αφορά την ανταλλαγή ηλεκτρονίων.
Πώς να προσδιορίσετε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής
Βρείτε τον αριθμό οξείδωσης:
Για να αναγνωρίσουμε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε την κατάσταση οξείδωσης κάθε στοιχείου στην αντίδραση. Χρησιμοποιούμε τους ακόλουθους κανόνες για να εκχωρήσουμε αριθμούς οξείδωσης.
• Τα ελεύθερα στοιχεία, που δεν συνδυάζονται με άλλα, έχουν αριθμό οξείδωσης μηδέν. Έτσι, τα άτομα στο H2 , Br2 , Na, Be, Ca, K, O2 και P4 έχουν τον ίδιο αριθμό οξείδωσης μηδέν.
• Για ιόντα που αποτελούνται από ένα μόνο άτομο (μονοατομικά ιόντα), ο αριθμός οξείδωσης ισούται με το φορτίο του ιόντος. Για παράδειγμα:
Τα Na, Li και K έχουν τον αριθμό οξείδωσης +1.
Τα F, I, Cl και Br έχουν αριθμό οξείδωσης -1.
Ba, Ca, Fe και Ni έχουν αριθμό οξείδωσης +2.
Το O και το S έχουν τον αριθμό οξείδωσης -2.
Το Al και το Fe έχουν τον αριθμό οξείδωσης +3.
• Ο πιο κοινός αριθμός οξείδωσης του οξυγόνου είναι -2 (O:MgO, H2 O), αλλά στο υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι -1 (O2 :H2 O2 ).
• Ο πιο συνηθισμένος αριθμός οξείδωσης του υδρογόνου είναι +1. Ωστόσο, όταν συνδέεται με μέταλλα της ομάδας I και της ομάδας II, ο αριθμός οξείδωσης είναι -1 (LiH, NaH, CaH2 ).
• Το φθόριο (F) δείχνει μόνο -1 κατάσταση οξείδωσης σε όλες τις ενώσεις του, άλλα αλογόνα (Cl, Br και I) έχουν αρνητικούς και θετικούς αριθμούς οξείδωσης.
• Σε ένα ουδέτερο μόριο, το άθροισμα όλων των αριθμών οξείδωσης ισούται με μηδέν.
• Σε ένα πολυατομικό ιόν, το άθροισμα όλων των αριθμών οξείδωσης ισούται με το φορτίο του ιόντος.
• Οι αριθμοί οξείδωσης δεν χρειάζεται να είναι μόνο ακέραιοι.
Παράδειγμα:Ιόν υπεροξειδίου (O2) – Το οξυγόνο έχει κατάσταση οξείδωσης -1/2.
Προσδιορίστε την αντίδραση οξείδωσης και την αντίδραση αναγωγής:
Σκεφτείτε την ακόλουθη αντίδραση.
2Ca + O2(g) —> 2CaO(s)
Βήμα 1: Προσδιορίστε τον οξειδωτικό και τον αναγωγικό παράγοντα. Για αυτό, πρέπει να προσδιορίσουμε τους αριθμούς οξείδωσής τους.
2Ca + O2 (ζ) —> 2CaO(s)
0 0 (+2) (-2)
Και τα δύο αντιδρώντα έχουν τον αριθμό οξείδωσης μηδέν. Το ασβέστιο αυξάνει την οξειδωτική του κατάσταση από (0) —> (+2). Επομένως, είναι ο οξειδωτικός παράγοντας. Αντίθετα, στο Οξυγόνο η κατάσταση οξείδωσης μειώνεται από (0) —> (-2). Επομένως, το οξυγόνο είναι ο αναγωγικός παράγοντας.
Βήμα 2: Να γράψετε ημιαντιδράσεις για την οξείδωση και την αναγωγή. Χρησιμοποιούμε ηλεκτρόνια για να εξισορροπήσουμε τα φορτία και στις δύο πλευρές.
Οξείδωση:Ca(s) —> Ca + 2e ——(1)
Μείωση:O2 + 4e —> 2O ——(2)
Βήμα 3: Λήψη της αντίδρασης οξειδοαναγωγής. Προσθέτοντας (1) και (2), μπορούμε να λάβουμε την αντίδραση οξειδοαναγωγής. Τα ηλεκτρόνια στις μισές αντιδράσεις δεν πρέπει να εμφανίζονται στην ισορροπημένη αντίδραση οξειδοαναγωγής. Για αυτό, πρέπει να πολλαπλασιάσουμε την αντίδραση (1) επί 2 και στη συνέχεια να την προσθέσουμε με την αντίδραση (2).
(1)*2 + (2):
2Ca(α) —> 2Ca + 4e ——(1)
O2 + 4e —> 2O ——(2)
————————————————————————————-
2Ca + O2 ζ) —> 2CaO(s)
Προσδιορισμός αντιδράσεων οξειδοαναγωγής
Παράδειγμα:Εξετάστε τις ακόλουθες αντιδράσεις. Ποια μοιάζει με αντίδραση οξειδοαναγωγής;
Zn(s) + CuSO4 (aq) —> ZnSO4 (aq) + Cu(s)
HCl(aq) + NaOH(aq) —> NaCl(aq) + H2 O(l)
Σε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, οι αριθμοί οξείδωσης αλλάζουν στα αντιδρώντα και τα προϊόντα. Θα πρέπει να υπάρχει ένα οξειδωτικό και ένα αναγωγικό είδος. Εάν οι αριθμοί οξείδωσης των στοιχείων στα προϊόντα δεν αλλάξουν, δεν μπορεί να θεωρηθεί ως αντίδραση οξειδοαναγωγής.
Zn(s) + CuSO4 (aq) —> ZnSO4 (aq) + Cu(s)
Zn(0) Cu (+2) Zn (+2) Cu (0)
S (+6) -2) O (-2)
Πρόκειται για αντίδραση οξειδοαναγωγής. Επειδή, ο ψευδάργυρος είναι ο οξειδωτικός παράγοντας (0 —> (+2) και ο χαλκός είναι ο αναγωγικός παράγοντας (+2) —> (0).
HCl(aq) + NaOH(aq) —> NaCl(aq) + H2 O(l)
H(+1),Cl (-1) Na(+1), O(-2), H(+1) Na(+1) , Cl (-1) H(+ 1), O(-2)
Δεν πρόκειται για αντίδραση οξειδοαναγωγής. Επειδή, τα αντιδρώντα και τα προϊόντα έχουν τους ίδιους αριθμούς οξείδωσης. Η (+1), Cl (-1), Na(+1) και O(-2)
Τύποι αντιδράσεων οξειδοαναγωγής
Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικοί τύποι αντιδράσεων οξειδοαναγωγής:αντιδράσεις συνδυασμού, αντιδράσεις αποσύνθεσης, αντιδράσεις μετατόπισης και αντιδράσεις δυσαναλογίας.
Αντιδράσεις συνδυασμού:
Οι αντιδράσεις συνδυασμού είναι οι αντιδράσεις κατά τις οποίες δύο ή περισσότερες ουσίες συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα μόνο προϊόν.
A + B —> C
S(ες) + O2 (ζ) —> SO2 (ζ)
S(0) O(0) S(+4),O(-2)
3 Mg(s) + N2 (ζ) —> Mg3 N2 (s)
Mg(0) N(0) Mg(+2), N(-3)
Αντιδράσεις αποσύνθεσης:
Στις αντιδράσεις αποσύνθεσης, μια ένωση διασπάται σε δύο ακόμη συστατικά. Είναι το αντίθετο των αντιδράσεων συνδυασμού.
C —> A + B
2HgO (s) —> 2Hg(l) > + 2Hg(l) (ζ)
Hg(+2), O(-2) Hg(0) O(0)
2 NaH (s) —-> 2 Na (s) + H2 (ζ)
Na(+1), H(-1) Na(0) H(0)
2 KClO3 (s) —> 2KCl(s) + 3O2 (ζ)
Αντιδράσεις μετατόπισης:
Σε μια αντίδραση μετατόπισης, ένα ιόν ή άτομο σε μια ένωση αντικαθίσταται από ένα ιόν ή ένα άτομο μιας άλλης ένωσης. Οι αντιδράσεις μετατόπισης έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στη βιομηχανία.
A + BC —> AC + B
Μετατόπιση υδρογόνου:
Όλα τα αλκαλιμέταλλα και ορισμένα αλκαλικά μέταλλα (Ca, Sr και Ba) αντικαθίστανται από υδρογόνο από κρύο νερό.
2Na( s) + 2H2 O (l) —> 2NaOH (aq) + H2 (ζ)
Ca( s) + 2H2 O (l) —> Ca(OH)2 (aq) + H2 (ζ)
Μετατόπιση μετάλλου:
Ορισμένα μέταλλα σε στοιχειακή κατάσταση μπορούν να εκτοπίσουν ένα μέταλλο σε μια ένωση. Για παράδειγμα, ο ψευδάργυρος αντικαθιστά τα ιόντα χαλκού και ο χαλκός μπορεί να αντικαταστήσει τα ιόντα αργύρου. Η αντίδραση μετατόπισης εξαρτάται από τη σειρά δραστηριότητας τόπου (ή ηλεκτροχημική σειρά).
Zn(s) + CuSO4 (aq) —> Cu(s) + ZnSO4 (aq)
Μετατόπιση αλογόνου:
Σειρά δραστηριότητας για αντιδράσεις μετατόπισης αλογόνου:F2> Cl2> Br2> I2 . Καθώς κατεβαίνουμε τη σειρά αλογόνου, η ισχύς της οξειδωτικής ικανότητας μειώνεται.
Cl2 (g) + 2KBr (aq) —> 2KCl (aq) + Br2 (l)
Cl2 (g) + 2KI (aq) —> 2KCl (aq) + I2 (s)
Br2 (l) + 2I (aq) —> 2Br(aq) + I2 (s)
Αντιδράσεις δυσαναλογίας:
Αυτός είναι ένας ειδικός τύπος αντίδρασης οξειδοαναγωγής. Ένα στοιχείο σε μία κατάσταση οξείδωσης οξειδώνεται και ανάγεται ταυτόχρονα. Σε μια αντίδραση δυσαναλογίας, ένα αντιδρών πρέπει πάντα να περιέχει ένα στοιχείο που μπορεί να έχει τουλάχιστον τρεις καταστάσεις οξείδωσης.
2Η2 O2 (aq) —> 2H2 O (l) + O2 (ζ)
Εδώ ο αριθμός οξείδωσης στο αντιδρόν είναι (-1), αυξάνεται στο μηδέν στο O2 και μειώνεται σε (-2) στο H2 Ο. Ο αριθμός οξείδωσης στο Υδρογόνο δεν αλλάζει στην αντίδραση.
ΠΩΣ ΝΑ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΕΤΕ ΜΙΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΟΔΕΞΑΓΩΓΗΣ – Περίληψη
Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής θεωρούνται ως αντίδραση μεταφοράς ηλεκτρονίων. Σε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, ένα στοιχείο οξειδώνεται και απελευθερώνει ηλεκτρόνια και ένα στοιχείο μειώνεται κερδίζοντας τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια. Η έκταση στην οξείδωση είναι ίση με την έκταση της μείωσης όσον αφορά τα ηλεκτρόνια που ανταλλάσσονται στην αντίδραση. Υπάρχουν δύο μισές αντιδράσεις σε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής. ονομάζονται μισή αντίδραση οξείδωσης και μισή αντίδραση αναγωγής. Υπάρχει μια αύξηση στον αριθμό οξείδωσης στην οξείδωση, ομοίως ο αριθμός οξείδωσης μειώνεται στη μείωση.
