background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

REAKCJE 

UTLENIANIA I 

REDUKCJI 

Reakcje  utleniania  i  redukcji.  Definicja  stopnia  utlenienia. 
Reakcje  oksydacyjno-redukcyjne  –  utleniacz  i  reduktor.  Metody 
dobierania współczynników stechiometrycznych w reakcjach redoks. 
Uszeregowanie  utleniaczy  (jakościowo  „szereg  elektrochemiczny”). 
Roztwarzanie metali w kwasach – metale szlachetne i nieszlachetne 

background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

Przypomnienie:

● 

Wymiana elektronów

KLASYFIKACJA REAKCJI CHEMICZNYCH

Kryterium klasyfikacji:

– reakcja Z WYMIANĄ ELEKTRONÓW – reakcja oksydacyjno - 

redukcyjna

2Na + Cl

2

 = 2NaCl →                               →  2Na

+

 + 2Cl

obojętne

atomy

jony

Na

+

Cl

Więcej na następnym wykładzie!

background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

Liczba elektronów wymienianych przez dany pierwiastek opisywana 

jest 
zmianą stopnia utlenienia  tego pierwiastka

Stopień utlenienia atomu (pierwiastka) – pojęcie formalne, 

oznaczające liczbę dodatnich lub ujemnych ładunków 
elementarnych* , jakie można by przypisać danemu atomowi 
gdyby cząsteczka lub jon w którym on występuje miałby 
budowę czysto jonową.

- ładunek elektronu

Przybliżona interpretacja stopnia utlenienia: – liczba dodatkowych 

lub brakujących elektronów w stosunku do stanu wolnego danego 
pierwiastka.

UTLENIANIE – wzrost stopnia utlenienia

REDUKCJA – obniżenie stopnia utlenienia

forma utleniona sodu

forma zredukowana chloru

forma zredukowana  sodu

forma utleniona chloru

UTLENIANIE

REDUKCJA

background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

Reguły służące do wyznaczania stopnia utlenienia

1. Pierwiastki w stanie wolnym (O

2

, Ca)      

     0

2. Proste jony (Na

+

, Cu

2+

, Al

3+

, Cl

,

 S

2–

          ładunek jonu

3. Suma stopni utlenienia w cząsteczce 

     0

4. Suma stopni utlenienia w jonie

  ładunek jonu

5. Wodór w związkach

   +1

6. Tlen w związkach        

                

   2

Wyjątek: wodorki

(NaH, MgH

2

)            –1

Wyjątki: nadtlenki

 (H

2

O

2

     –1

ponadtlenki  (KO

2

)            

    – ½

 

fluorek tlenu  (OF

2

)

     +2

7. Formalny stopień utlenienia  nie musi być liczbą całkowitą 

i może mieć wartości ułamkowe.

background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

Przykłady obliczania stopni 
utlenienia:

formalny 

stopień 

utlenienia!

b)  Siarka  w  
S

2

O

3

2- 

:

a)  Siarka  w  
H

2

SO

:

H

2

S

O

3

S

2

O

3

2-

S +6

S –2

O –2

c) Żelazo w Fe

3

O

4

 :

   3∙x + 

4∙(-2) = 0

SO

4

2-

S

2

O

3

2-

Fe +2 Fe +3

formalny 

stopień 

utlenieni

a!

x = +4

x = +2

FeO ∙ 
Fe

2

O

3

x = 8/3

Suma stopni utlenienia w cząsteczce = 0

2∙ 

(1)

 1∙ 

x

3∙

(-2)

= 0

Suma stopni utlenienia w jonie = ładunek jonu

x

 3∙

(-2)

2

background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

Reakcje w których zachodzi zmiana stopni utlenienia pierwiastków 
nazywamy 
reakcjami oksydacyjno – redukcyjnymi (w skrócie 
reakcjami „redoks”)

Zn + S = ZnS

Reakcja:

Stopnie utlenienia:

Klasyfikacja:

0

0

+2 –2

2 e

-

REDUKTOR

(dla siarki)

UTLENIACZ

(dla cynku)

Podczas reakcji oksydacyjno – redukcyjnej
REDUKTOR się utlenia, a UTLENIACZ 
redukuje

REAKCJE

OKSYDACYJNO – REDUKCYJNE

"REDOKS"

Stopnie utlenienia są przydatne przy dobieraniu 
współczynników stechiometrycznych reakcji "redoks"

H

2

S

-2

background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

I. Metoda STOPNI UTLENIENIA

METODY DOBIERANIA WSPÓŁCZYNNIKÓW 

REAKCJI "REDOKS"

NH

3

 + O

2

 = NO + H

2

O

a) stopnie utlenienia znane:

+1 –2

+1

–2

0

b) stopnie utlenienia wyliczone:

–3

+2

c) pierwiastki zmieniające

stopień utlenienia:

–3

+2

UTLENIANIE

0

REDUKCJA

–2

d) liczba wymienianych 

elektronów:

N

–3

N

+2

O

2

0

2O

–2

e) uzgodnienie liczby  

elektronów oddanych z pobranymi:

·4

·5

f) równanie końcowe:

4

NH

3

 + 

5

O

2

 = 

4

NO + 

6

H

2

O

g) sprawdzenie liczności pierwiastków

po obydwu stronach równania:

N:      4 = 4

O:   5·2 = 4 + 6

H:

  

  4·3 = 6·2

+ 5e

+ 4e

background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

II. Metoda REAKCJI POŁÓWKOWYCH – 

tylko dla reakcji jonowych!

METODY DOBIERANIA WSPÓŁCZYNNIKÓW 

REAKCJI "REDOKS"

C

2

H

5

OH + CrO

4

2– 

+ H

+

 = CH

3

COOH + Cr

3+

 + H

2

O

a) reakcja połówkowa redukcji 
chromu:

Metoda reakcji połówkowych jest szczególnie przydatna gdy w reakcji 
„redoks” występują substancje organiczne, gdzie trudno wyznaczyć 
stopnie utlenienia.  

CrO

4

2– 

+              = Cr

3+

 +   H

2

O

4

8H

+

– uzgodnienie 

liczności 
pierwiastków:

– uzgodnienie 

ładunków:

–2     +8  

+3  

+3e

+3e

b) reakcja połówkowa utleniania 
alkoholu:

C

2

H

5

OH

   

          = CH

3

COOH

– bilans 

tlenu:

+H

2

O

– bilans 

wodoru:

+4H

+

– uzgodnienie 

ładunków:

0  

+4  

+4e

+4e

background image

 

 

C

2

H

5

OH

   

          = CH

3

COOH

3C

2

H

5

OH + 3H

2

O       = 3CH

3

COOH + 12H

+

+H

2

O

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

3C

2

H

5

OH + 4CrO

4

2– 

+ 32H

+

 + 3H

2

O = 3CH

3

COOH + 4Cr

3+

 + 16H

2

O + 12H

+

 – sprawdzenie bilansu ładunków (WAŻNE !!!):

O:   3 + 4·4 = 3·2 + 13

H:

  

3·6 + 20 = 3·4 + 13·2

CrO

4

2– 

+              = Cr

3+

 +   H

2

O

4

8H

+

+3e

+4H

+

13

+4e

 – uzgodnienie liczby  

elektronów oddanych z pobranymi:

·4

·3

4CrO

4

2– 

+ 32H

+

             = 4Cr

3+

 +   16H

2

O

 – sumowanie reakcji połówkowych

+

 – porządkowanie równania

20

 – sprawdzenie liczności pierwiastków

po obydwu stronach równania:

–8  +20 

+12 

19 = 
19

38 = 
38

background image

 

 

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

Metale i jony metali jako reduktory i utleniacze

Zn

Cu

Ag

Zn

2+

Cu

2+

Ag

+

forma

zredukowana

REDUKTOR

forma

utleniona

UTLENIACZ

REDUKCJA

UTLENIANIE

Reakcje:

CuCl

2

 + Zn = Cu + 

ZnCl

2

Cu

2+

 + 2Cl

 + Zn = Cu + Zn

2+

 + 

2Cl

- zapis cząsteczkowy

- zapis jonowy

Cu

2+

 + Zn = Cu + 

Zn

2+

TAK

NIE

Cu + Zn

2+

 = Cu

2+

 + 

Zn

2Ag

+

 + Cu = 2Ag + 

Cu

2+

TAK

2Ag + Cu

2+

 = 2Ag

+

 + 

Cu

NIE

WNIOSEK:

Ag

to 

silniejszy 
utleniacz niż  
Cu

2+

  Zn

2+

 < Cu

2+

 < 

Ag

+

UTLENIACZE

Cu

Zn

WNIOSEK:

Cu

2+ 

to 

silniejszy 
utleniacz niż  
Zn

2+

background image

 

 

 2HCl + Cu = H

 + 

CuCl

2

Wykład 4 – REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

SZEREG ELEKTROCHEMICZNY METALI

 Li  K  Ca  Na  Al  

Zn

  Fe  Ni  Sn  Pb     

Cu

  

Ag

  

Hg  Au

jonowo

UTLENIACZE (jako jony)

REDUKTORY (jako metale)

Cu

2+

 + Zn = Cu + 

Zn

2+

Utlenianie Zn

CuCl

2

 + Zn = Cu + 

ZnCl

2

 2HCl + Zn = H

 + 

ZnCl

2

 2H

 + Zn = H

 + 

Zn

2+

jonowo

UTLENIACZE

 2H

 + Cu = H

 + 

Cu

2+

jonowo

 Li  K  Ca  Na  Al  

Zn

  Fe  Ni  Sn  Pb     

Cu

  Ag  

Hg  Au

WNIOSEK

H

to silniejszy utleniacz niż Zn

2+

 ale 

słabszy niż Cu

2+

H

Metale NIESZLACHETNE

Metale SZLACHETNE

Aktywność chemiczna

Tendencja do występowania w stanie wolnym

Inny utleniacz – H

+


Document Outline