background image

Materiały pochodzą z Platformy 

Edukacyjnej Portalu 

www.szkolnictwo.pl

Wszelkie  treści  i  zasoby  edukacyjne  publikowane  na  łamach  Portalu  www.szkolnictwo.pl    mogą  być  wykorzystywane  przez  jego 
Użytkowników 

wyłącznie 

w  zakresie  własnego  użytku  osobistego  oraz  do  użytku  w  szkołach  podczas  zajęć  dydaktycznych.  Kopiowanie,  wprowadzanie  zmian, 
przesyłanie, 

publiczne 

odtwarzanie 

i  wszelkie  wykorzystywanie  tych  treści  do  celów  komercyjnych  jest  niedozwolone.  Plik  można  dowolnie  modernizować  na  potrzeby 
własne 

oraz 

do 

wykorzystania 

w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

background image
background image

Ważne pojęcia

S

topień 

utlenienia

 

Stopień utlenienia pierwiastka w dowolnym 

połączeniu chemicznym jest pojęciem umownym i 

określa ładunek, który istniałby na atomie tego 

pierwiastka, gdyby elektrony w każdym wiązaniu 

utworzonym przez dany atom należały do atomu 

bardziej elektroujemnego.

U

tleniacz

 

Utleniaczami są atomy, jony lub cząsteczki  

posiadające zdolność przyjmowania elektronów tzn. 

odbierania ich od innych atomów lub grup atomów, 

powodując w ten sposób ich utlenienie.
Utleniacze utleniając inne substancje, same ulegaja 

redukcji

R

eduktor 

Reduktorami są atomy, jony lub cząsteczki 

posiadające zdolność oddawania elektronów innym 

atomom, jonom lub cząsteczkom, powodując 

redukcję tych substancji.
Reduktory w procesie redukcji same ulegają 

utlenieniu. 

U

tlenianie

(dezelektronacj
a) 

Utlenianie to reakcja chemiczna, w której jakiś atom 

(lub ich grupa) przechodzi z niższego na wyższy 
stopień utlenienia (oddaje elektrony).

 

background image

R

edukcja

( elektronacja) 

Proces, w trakcie którego atom lub ich grupa 

przechodzi z wyższego na niższy stopień utlenienia. 

R

eakcja

utleniania-redukcji

( procesy 

redoksowe, reakcja 

redoks) 

Reakcją utlenienia-redukcji nazywamy proces, w 

którym następuje wymiana elektronów między 

substancją utleniającą a substancją redukującą, na 

skutek czego atomy pierwiastków biorących udział 

w reakcji zmieniają swój stopień utlenienia. 

P

rawo zachowania 

ładunku 

W układzie reagującym ilość elektronów pobranych i 

oddanych jest taka sama. Oznacza to, że procesowi 

utleniania zawsze towarzyszy proces redukcji. 

R

eakcje 

dysproporcjonowan

ia (dysmutacji, 

autoredoksydacji, 

samoutlenienia - 

samoredukcji )

Pewien typ reakcji redoks, w którym utlenieniu i 

redukcji ulegają jednocześnie różne atomy tego 

samego pierwiastka, ten sam związek pełni role i 
utleniacza i reduktora.

 

R

eakcje 

synproporcjonowan
ia

 

W reakcji synproporcjonowania produktem procesu 

utleniania i procesu redukcji jest ta sama 

substancja.

background image

 

Stopień utlenienia

Stopień utlenienia pierwiastka w związku chemicznym podaje się za 

pomocą cyfry rzymskiej zapisanej nad symbolem pierwiastka (ujemny 

stopień utlenienia poprzedza się znakiem minus).

Zasady określania stopnia utlenienia:

1.

Stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym wynosi zawsze 

zero, niezależnie od liczby wiązań, jakie tworzą między sobą atomy.

2.

Suma stopni utlenienia w cząsteczce obojętnej równa jest zero, a w 

jonie złożonym równa jest ładunkowi tego jonu.

3.

 Stopień utlenienia pierwiastka w prostym jednoatomowym jonie 

równy jest ładunkowi tego jonu.

4.

 Tlen w związkach z reguły ma stopień utlenienia -II, z wyjątkiem 

związków, w których występuje wiązanie między dwoma atomami 

tlenu oraz z wyjątkiem związków z fluorem.

5.

 Wodór w związkach z reguły ma stopień utlenienia I, z wyjątkiem 

wodorków metali i innych prostych związków z pierwiastkami mniej od 

niego elektroujemnymi, w których ma stopień utlenienia -I.

6.

 Litowce w związkach mają zawsze stopień utlenienia I, a berylowce 

stopień utlenienia II

7.

 Fluor w związkach ma zawsze stopień utlenienia -I

8.

 Chlor w związkach z reguły ma stopień utlenienia -I, z wyjątkiem 

związków z fluorem i z tlenem.

background image

Przykłady określania stopnia utlenienia pierwiastka 

w cząsteczce i jonie. 

NH

3

wodór: stopień utlenienia I 
ładunek cząsteczki 0 
 azot: x+3·(+1)= 0, x=-3
azot: stopień utlenienia -III 

HClO

4

tlen: stopień utlenienia -2 
wodór: stopień utlenienia +1
ładunek cząsteczki 0
x+4·(-2)+1=0, x=+7
chlor: stopień utlenienia VII 

Cr

2

O

7

2-

tlen: stopień utlenienia -2
ładunek cząsteczki -2 
2x+7·(-2)= -2, x=+6
chrom: stopień utlenienia VI 

Na

2

S

2

O

3

sód: stopień utlenienia +1
tlen: stopień utlenienia -2 
2x+2·(+1)+3·(-2)=0
siarka: stopień utlenienia II 

Należy pamiętać, że stopnie 
utlenienia są wielkościami 
umownymi i zależą od 
sposobu jak i reguł według 
których się je oblicza. Służą 
one jedynie do ″księgowania″ 
elektronów.

background image

Metale

Chętniej oddają elektrony, dlatego najczęściej tworzą kationy i 
występują w związkach na dodatnim stopniu utlenienia.

Niemetale

Chętnie przyjmują elektrony tworząc aniony i wystepują na ujemnym 
stopniu utlenienia.

Półmetale

Zachowują się najczęściej jak metale i dlatego występują na dodatnim 
stopniu utlenienia.

Gazy szlachetne

Mają idealną liczbę elektronów, dlatego bardzo rzadko tworzą związki, 
a inne pierwiastki poprzez pobranie lub oddanie dążą do uzyskania 
konfiguracji elektronowej odpowiedniego gazu szlachetnego.

background image

Gazy szlachetne

Metale

Niemetale

Półmetale

Żaden pierwiastek nie może uzyskać 
wyższego stopnia utlenienia niż 
tradycyjny numer grupy 
( IA, IIA itp..) do której należy. 

Wyjątek stanowią Cu, Au.

background image

UTLENIACZ

redukcja

REDUKTOR

utlenienie

Do substancji ulegających redukcji, czyli 

utleniaczy 

należą: 

Pierwiastki najbardziej elektroujemne (niemetale) a więc: fluor F

2

, chlor 

Cl

2

, brom Br

2

oraz tlen O

2

,

Jony metali na wyższym stopniu utlenienia.

Związki chemiczne ( jak również ich jony ) w których występują pewne 

pierwiastki na najwyższych stopniach utlenienia np. nadmanganian 
potasowy KMnO

4

( Mn

VII

), dwuchromian potasowy K

2

Cr

2

O

7

( Cr

VI

), nadtlenek 

wodoru H

2

O

2

( O

-I

), azotan potasowy KNO

3

( N

V

) kwas azotowy HNO

3

( N

V

oraz wiele innych.

Podczas reakcji elektrony 
przechodzą od 

reduktora 

do 

utleniacza

.

Proces utlenienia przebiega 
zawsze równolegle z procesem 
redukcji i odwrotnie, redukcji 
towarzyszy utlenienie. Utleniacze, 
utleniając inne substancje, same 
ulegają redukcji. 

Do substancji ulegających utlenieniu, czyli 

reduktorów 

należą: 

Przede wszystkim pierwiastki najbardziej elektrododatnie (metale) 

Jony metali i niemetali na niższym stopniu utlenienia.

Niemetale ( np. C, N, S, H )

Związki chemiczne, które posiadają atomy metali lub niemetali na 

niższym stopniu utlenienia, np. chlorek cynowy SnCl

2

, chlorek żelaza 

FeCl

2

, kwas siarkowy (IV) H

2

SO

3

, azotan (III) sodu NaNO

2

, tlenek węgla CO 

itp.

background image

Przykłady

reduktor

utleniacz

utlenianie- 2Ca

0

--> 2Ca

II

+ 4e 

redukcja- O

0

2

+ 4e --> 2O

-II

 

3CuCl

2

+ 2Al --> 2AlCl

3

3Cu

 

2Ca + O

2

--> 2CaO

reduktor

utleniac
z

3Cu

+II

+ 6e --> 3Cu

0

 |  redukcja, 

2Al

0

 - 6e --> 2Al

+III

   |  

utlenienie, 

Cu + 2H

2

SO

4

 → CuSO

4

 + SO

2

 + 

2H

2

O

redukto
r

utleniacz

Cu

– 2e --> Cu

+II

S

VI

O

4

2- 

+ 2e --> S

IV

O

2

background image

Wyznaczanie współczynników w równaniach reakcji 
redoks

Metoda równań połówkowych (ion-electron method) korzysta z faktu, że 
w wyniku reakcji chemicznej nie powstaje makroskopowy ładunek 
elektryczny, co oznacza, że elektrony nie będą występować w bilansie 
materiałowym reakcji.
Atom zwiększa swój stopień utlenienia oddając elektrony. W myśl prawa 
zachowania masy i ładunku, w reakcji chemicznej ani atomy, ani 
elektrony nie mogą zaginąć, więc inny atom musi te elektrony przyjąć 
(ulega on redukcji).
Równanie reakcji chemicznej można rozbić na dwie części, tzw. 
równania reakcji połówkowych. 
W jednym równaniu reakcji zachodzi proces utlenienia, a w drugim 
redukcji. Dla każdego z równań reakcji połówkowych współczynniki 
równania dobiera się oddzielnie.

Liczba elektronów pobranych przez utleniacz musi być równa liczbie 
elektronów oddanych przez reduktor. Taką wspólną liczbą elektronów dla 
reduktora i utleniacza jest Najmniejsza Wspólna Wielokrotność - NWW.

B

 reduktor 

 A  

 utleniacz

 B 

 utleniacz

 

reduktorA 

 reduktor 

 e

 n

utleniacz 

e

 n

z A 

  utleniac

  

reduktor A

background image

Zapis reakcji połówkowych:  

reduktor A  – n

A

 ē  → utleniacz A

utleniacz B

  + 

n

B

 ē

 → 

reduktor B

Bilansowanie reakcji redoks: 

reduktor A  – n

A

 ē → utleniacz A

   /×

n

B

utleniacz B  + n

B

  ē → reduktor B

  /×

n

A

Zapis reakcji redoks powstaje na skutek dodania reakcji 
cząstkowych stronami:

n

B

 

reduktor A  

 

n

B

n

A

 ē 

n

A

 

utleniacz B  

+

 

n

A

 

n

 ē 

 

n

A

 reduktor B

 + 

n

B

 

utleniacz A

 

background image

obliczamy stopnie utlenienia atomów po lewej i prawej stronie 

równania reakcji (dla substratów i produktów) 

Znajdujemy atomy, które zmieniły swój stopień utlenienia. Określamy 

atom który uległ redukcji (utleniacz) i atom który uległ utlenieniu 
( reduktor)

Zapisujemy połówkowe równania reakcji 

- z udziałem atomu, który uległ redukcji
- z udziałem atomu, który uległ utlenieniu (kolejność dowolna)

W równaniu połówkowym jony z atomami, które zmieniły swój stopień 
utlenienia powinny być zapisane w takiej postaci w jakiej występują w 
równaniu reakcji.

 

Dodać w razie potrzeby H

2

O czy jony H

+

, OH

w celu zbilansowania 

równania reakcji. Sprawdzamy czy każde z równań reakcji połówkowych 
z osobna spełnia prawo zachowania masy i ładunku 

Obliczamy NWW

 

(wspólną liczbą elektronów dla reduktora i utleniacza) 

i mnożymy przez wyznaczone mnożniki.

Dodajemy stronami równania połówkowe, oraz zsumowujemy 

wyrażenia podobne. Jeżeli po tej samej stronie równania reakcji wystąpią 
jony wodorotlenowe i wodorowe, to łączymy je w cząsteczki wody. 

W końcowym równaniu sprawdzamy bilans masy i ładunków.

Algorytm postępowania:

background image

Przykłady

1.Reakcja bizmutu z siarką:

2. Substraty Bi

0

; S

0

Produkt Bi

III

2

S

-II

3

Bi

0

 - 3e --> Bi

III

 - 

utlenianie

|×2

S

0

 + 2e --> S

-II

 – 

redukcja

|×3

3. 2Bi

0

 -6e → 2Bi

III

 

3S

0

 + 6e → 3S

-II

 

4. 2Bi

0

 + 3S

0

- 6e +6e --> Bi

2

III

S

3

-II

Rozpatrywaną reakcję można zapisać jako:

background image

środowisko obojętne:

 dysponujemy tylko cząsteczkami wody, które 

możemy dodać po stronie substratów. Z każdej cząsteczki wody 
możemy wziąć jeden brakujący jon wodorowy (powstanie z niej jon 
wodorotlenowy), lub przyłączyć do niej jeden atom tlenu (powstaną 
dwa jony wodorotlenowe). Jeżeli w jednym równaniu połówkowym 
powstają jony wodorowe lub wodorotlenowe, możemy ich użyć w 
następnym równaniu połówkowym 

środowisko kwaśne:

 dysponujemy dowolną ilością cząsteczek wody i 

jonów wodorowych. Brakującą ilość atomów tlenu uzupełniamy 
dodając odpowiednią ilość cząsteczek wody. Brakującą ilość atomów 
wodoru uzupełniamy jonami wodorowymi H

środowisko alkaliczne:

 dysponujemy jonami wodorotlenowymi i 

cząsteczkami wody, które możemy dodawać po stronie substratów w 
takiej ilości by zbilansować równanie połówkowe pod względem prawa 
zachowania masy. Brakującą ilość atomów tlenu uzupełniamy dodając 
jony wodorotlenowe OH

-

 w ilości dwukrotnie większej. Brakującą ilość 

atomów wodoru uzupełniamy odpowiednią ilością cząsteczek wody. 

background image

Reakcja w środowisku obojętnym. 

Jeśli środowisko reakcji jest obojętne, do substratów możemy dodawać 
tylko wodę. 

2KOH

SO

3K

2MnO

O

H

SO

3K

2KMnO

2KOH

SO

3K

2MnO

O

H

SO

3K

2KMnO

2OH

3SO

2MnO

O

H

3SO

2MnO

6H

3SO

8OH

2MnO

O

3H

6e

3SO

O

4H

6e

2MnO

6H

3SO

O

3H

6e

3SO

8OH

2MnO

O

4H

6e

2MnO

2H

SO

O

H

2e

SO

4OH

MnO

O

2H

3e

MnO

KOH

SO

K

MnO

O

H

SO

K

KMnO

4

2

w

6elektronó

redukcja

2

2

3

2

4

4

2

2

2

3

2

4

2
4

2

2

2
3

4

2
4

2

2

2
3

2

4

2
4

2

2
3

2

2

4

2
4

2

2
3

2

2

4

4

2

2

2

3

2

4

Utlenienie -6 elektronów

background image

Reakcja w środowisku kwaśnym

Brakującą ilość atomów tlenu uzupełniamy dodając odpowiednią ilość 
cząsteczek wody. Brakującą ilość atomów wodoru uzupełniamy jonami 
wodorowymi H

O

3H

SO

6K

2MnSO

SO

3H

SO

5K

2KMnO

O

3H

SO

6K

2MnSO

SO

3H

SO

5K

2KMnO

O

3H

5SO

2Mn

6H

5SO

2MnO

10H

5SO

O

8H

2Mn

O

5H

10e

5SO

16H

10e

2MnO

10H

5SO

O

5H

10e

5SO

O

8H

2Mn

16H

10e

2MnO

5

2H

SO

O

H

2e

SO

2

O

4H

Mn

8H

5e

MnO

O

H

SO

K

MnSO

SO

H

SO

K

KMnO

2

4

2

4

4

2

3

2

4

2

4

2

4

4

2

3

2

4

2

2
4

2

2
3

4

2
4

2

2

2

2
3

4

2
4

2

2
3

2

2

4

2
4

2

2
3

2

2

4

2

4

2

4

4

2

3

2

4

elektronów

10

redukcja

Utlenianie – 10e

background image

Reakcja w środowisku zasadowym

Brakującą ilość atomów tlenu uzupełniamy dodając jony wodorotlenowe 
OH- w ilości dwukrotnie większej. Brakującą ilość atomów wodoru 
uzupełniamy odpowiednią ilością cząsteczek wody. 

O

H

SO

K

MnO

K

2KOH

SO

K

KMnO

2

O

H

SO

2MnO

2OH

2e

SO

2e

2MnO

O

H

SO

2OH

2e

SO

2MnO

2e

2MnO

O

H

SO

2OH

2e

SO

MnO

e

MnO

O

H

SO

K

MnO

K

KOH

SO

K

KMnO

2

4

2

2e

redukcja

4

2

3

2

4

2

2
4

2
4

2
3

4

2

2
4

2
3

2
4

4

2

2
4

2
3

2
4

4

2

4

2

4

2

3

2

4

Utlenienie – 2e

background image

Mały Pomocnik: 

http://www.webqc.org/balance.php

Podsumowanie

Stopień utlenienia to umowny ładunek atomów obliczany przy 

założeniu, że cząsteczka składa się z samych jonów.

Stopień utlenienia zaznaczamy liczbą rzymską nad symbolem, a 

przy stopniu ujemnym poprzedzamy ją znakiem „-”.

Algebraiczna suma stopni utlenienia w cząsteczce zawsze równa 

jest „0”.

W związku ze stopniem utlenienia reakcje chemiczne można 

podzielić na dwa rodzaje:
-reakcje zachodzące bez zmiany stopnia utlenienia atomów,
- reakcje zachodzące ze zmianą stopnia utlenienia atomów.

W reakcjach redoks liczba oddanych i pobranych elektronów musi 

być taka sama.

Utleniacz pobiera elektrony sam się redukując, a reduktor oddaje 

elektrony ulegając utlenieniu. 

Atomy na najwyższym stopniu utlenienia mogą być tylko 

utleniaczami a na najniższym tylko reduktorami.

background image

Literatura

„ Repetytorium chemia od A do Z” M. Klimaszewska

„Układ okresowy, stopnie utlenienia, tworzenie jonów.” N. Kuźnik

Politechnika Śląska Wydział Chemiczny

„Chemia 3”– podręcznik ( zakres rozszerzony) S. Hejwowska, R. 

Marcinkowski,J. Staluszka

http://www.chemorganiczna.com/


Document Outline