Oksidacijos-redukcijos reakcijos (Redokso arba oksredo reakcijos ...

Oksidacijos-redukcijosreakcijos(Redokso arba oksredo reakcijos)Oksidacijos laipsnis (OL) – taisąlyginis atomo krūvis vieninėjemedžiagoje arba junginyje, kurį tasatomas įgyja netekdamas arprijungdamas valentinius elektronus.OL gali būti teigiamas, neigiamas ir lygusnuliui.Daugelio elementų atomų OL yrakintamas:–2 +4 +6Na 2 S, Na 2 SO 3 , Na 2 SO 4 ,–1 +5 +7HCl, HClO 3 , HClO 4 ,+3 +6CrCl 3 , K 2 CrO 4• Vieninių medžiagų atomų OL = 0• Vienatomių jonų krūvis atitinka elemento OL• Daugelyje junginių deguonies OL = –2• Peroksiduose deguonies OL = –1• Junginiuose su nemetalais vandenilio OL = +1• Junginiuose su metalais vandenilio OL = –1• Neutralų junginį sudarančių elementų OL sumalygi 0• Sudėtinį joną sudarančių elementų OL suma lygijono krūviui• Siaurąja prasme oksidacijos reakcija – taielemento susijungimas su deguonimi,susidarant oksidui.Geležies rūdijimas:4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3 (Fe oksidacija)• Siaurąja prasme redukcijos reakcija –deguonies atėmimas iš oksido, susidarantelementui.Geležies gamyba:2Fe 2 O 3 + 3C → 4Fe + 3CO 2 (Fe 2 O 3 redukcija)•Oksidacija – tai procesas, kurio metuatomas, jonas arba vienas iš molekulęsudarančių elementų atiduoda elektronus.Mg – 2e – Mg 2+S 2– – 2e – S2H 2 O – 4e – 4H + + O 2 Kai atomo, jono ar molekulės vieno išelementų oksidacijos laipsnis padidėja(tampa teigiamesnis), sakoma, kad jisoksidavosi.•Redukcija – tai procesas, kurio metuatomai, jonai arba vienas iš molekulęsudarančių elementų prijungia elektronus.S + 2e – S 2–Fe 3+ + e – Fe 2+2H 2 O + 2e – 2OH – + H 2 Kai atomo, jono ar molekulės vieno išelementų oksidacijos laipsnis sumažėja(tampa neigiamesnis), sakoma, kad jisredukavosi.

Nėra griežtos ribos, skiriančios oksidatoriusir reduktorius.Atomai, turintys tarpinį oksidacijos laipsnį,gali turėti tiek oksidacinių, tiek ir redukciniųsavybių.+4S 0 + 2H 2 O – 4e – → 4H + + SO 32–reduktoriusS 0 + 2e – → S 2–oksidatoriusredukcijaoksidacijaOksidacijos laipsnis kai kuriuose azoto irsieros turinčiuose junginiuose:5A grupė6A grupėN +5 O– 3 S +6 O2– 4N +4 2O 4 S +5 2–2O 6N +3 O– 2 S +4 O2– 3N +2 O S +3 2–2O 4N +1 2O S +2 2–2O 3N 0 2 S +1 2Cl 2N -1 H 2 OH S 0N -2 2H 4 H 2 S 2-1N -3 H 3 H 2 S -2OksidatoriaiPrijungiaElektronusReduktoriaiAtiduodaCheminės metalų savybėsLaisvų (nesujungtų su kitais elementais)metalų atomų OL = 0:K 0 , Na 0 , Al 0 .Cheminėse reakcijose gryni metalai tikatiduoda elektronus ir oksiduojasi, t.y. jieyra tik reduktoriai:M – ne – M n+Metalų redukcinės savybės skirtingos:Kai kurių metalų atomai (pvz., IA ir IIAgrupių) lengvai praranda elektronus –stiprūs reduktoriai.Yra metalų (pvz., Ag ir Au), kurieoksiduojasi labai sunkiai, – silpnireduktoriai.Kuo mažesnis (neigiamesnis) metalostandartinis potencialas o , tuo metalasaktyvesnis ir stipresnis reduktorius.Surašius metalus į eilę pagal jų didėjančiusstandartinius potencialus, gaunama metalųaktyvumo arba metalų įtampų eilė:Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Be, Al, Ti, Mn, Zn, Cr, Ga,Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Ge, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag,Pt, Ta, AuLi, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Be, Al, Ti, Mn, Zn, Cr, Ga, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Ge, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Ta, AuAktyvumas mažėja, redukcinės savybės silpnėja.Standartinis potencialas o didėjahttp://www.periodicvideos.com/ ;

Metalų reakcijos•Reaguoja su druskomis, vyksta išstūmimoreakcijos:Fe (k) + CuSO 4(aq) Cu (k) + FeSO 4(aq)Cu (k) + FeSO 4(aq) nevykstaMetalų reakcija su vandeniu(tirpimas vandenyje)(Li - Al kambario temperatūroje):M + H 2 O → MOH + H 2GeležinėvinisVariodangaVariosulfatotirpalas• Amfoterinių metalų (Al, Zn, Sn, Pb)tirpimas šarmuose (NaOH (aq) , KOH (aq) )M + NaOH + H 2 O → Na[M +n (OH) n+1 ] + H 2Zn + NaOH + 2H 2 O → Na[Zn(OH) 3 ] + H 22Al + 2KOH + 6H 2 O 2K[Al(OH) 4 ] + 3H 2http://www.youtube.com/watch?v=m55kgyApYrY&feature=player_embedded#KoncentruotojeIšimtys:H 2 SO 4M + H 2 SO 4 → MSO 4 + SO 2 + H 2 O1) Zn ir Mg + H 2 SO 4 → MSO 4 + H 2 S (S) + H 2 O2) Al, Fe, Co, Ni, Ge šaltoje konc. H 2 SO 4pasyvuojasi, nes metalo paviršiujesusidaro to metalo oksido plėvelė:M + H 2 SO 4 → MO + SO 2 + H 2 O3) Pt ir Au nereaguoja.HNO 3PraskiestojeM (k) + HNO 3(aq) → MNO 3(aq) + NO (d) + H 2 OIšimtys:1) Mg, Ca, Sr, Al, Zn, Sn, Fe + HNO 3 →MNO 3(aq) + NH 4 NO 3(aq) + H 2 O2) Sb (k) + HNO 3 → Sb 2 O 3(k) + NO (d) + H 2 OHNO 3KoncentruotojeM (k)+ HNO 3(aq)→ MNO 3(aq)+ NO 2(d)+ H 2OIšimtys:1) Li, K, Na, Rb, Cs, Fr, Mg, Ca + HNO 3 → MNO 3 +N 2 O + H 2 O2) Sn + HNO 3 → H 2 SnO 3 + NO 2 + H 2 O3) Al, Fe, Cr, Co, Ni, Sb šaltoje konc. HNO 3pasyvuojasi, nes metalo paviršiuje susidaro tometalo oksido plėvelė :M + HNO 3 → MO + NO 2 + H 2 O4) Pt ir Au nereaguoja.Svarbu! : Kai kurie metalai sudaro įvairiųvalentingumų jonus:Fe 2+ ir Fe 3+ Sn 2+ ir Sn 4+ Pb 2+ ir Pb 4+Kuo stipresnės rūgščių oksidacinėssavybės, tuo gaunamas didesnio(teigiamesnio) valentingumo metalo jonas.Konc. H 2 SO 4 ir konc. HNO 3 : Fe 3+ , Sn 4+ , Pb 4+ .

Metalų reakcijos su kitais metalaisAukštose temperatūrose kai kurie metalaireaguoja tarpusavyje ir sudarointermetalinius (tarpmetalinius) junginius:CuZn 3 , Ag 5 Al 3Cheminė formulė neatitinka metalovalentingumoPt ir Au savybėsKambario temperatūroje tirpsta “karališkajamevandenyje” (“aqua regia”) HNO 3 :HCl (1:3)3Pt + 4HNO 3 + 18HCl→ 3H 2 [PtCl 6 ] + 4NO + 8H 2 OVartojama korozijai atsparios aparatūros, elektrodų,katalizatorių, juvelyrinių dirbinių gamybai.Au + 4HNO 3 + 3HCl→ AuCl 3 + NO + 2H 2 ODažniausiai naudojamas lydiniuose (Au+Ag, Au+Cu), juodengiama chemiškai atspari aparatūra, radiotechnikoje -elektros kontaktai, juvelyrinių dirbinių gamybai, cerkviųstogų auksavimui ir pan.Įdomu• Didžiausia pasaulyje 100 kg svoriogryno aukso moneta, nukaldintaKanados karališkojoje pinigųkalykloje 2007-aisiais, yra apie 50cm skersmens ir 3 cm briaunosstorio, monetos aukso luitogrynumas – 99,999 proc., darvadinamas penkių devintukų.• 2010 m. liepos mėn. už įspūdingą3,27 mln. eurų (apie 11,29 mln. litų)sumą įsigijo ORO DIRECT,didžiausia tauriųjų metalų prekyboskompanija Ispanijoje beiPortugalijoje.Oksidacijos-redukcijosreakcijų vyksmo galimybėOksidatoriaus ir reduktoriaus aktyvumasnusakomas jų oksidacijos ir redukcijospotencialų vertėmis.Kuo potencialas didesnis (teigiamesnis),tuo stipresnės medžiagos oksidacinėssavybės, o kuo šis potencialas mažesnis(neigiamesnis), tuo stipresnėsmedžiagos redukcinės savybės.Elektrodų potencialaiE = oksidatoriaus – reduktoriausjei E 0, tokia O-R reakcija vyksta;jei E 0, tokia O-R reakcija nevyksta.Kuo didesnė E vertė, tuo intensyviauvyksta oksidacijos–redukcijosreakcija.Elektrodas 0, V ;[M m+ ]=1MLi /Li -3.00Ca 2 /Ca -2.87Na /Na -2.71Tirpalas neturi elektrodo metalo jonųNeutralus, pH=7 , VRūgštus, pH7 , VMg 2 /Mg -2.37 -1.40 -1.57 -1.14Al 3 /Al -1.66 -0.57 -0.50 -1.38Mn 2 /Mn -1.18 -1.00 -0.88 -0.72Zn 2 /Zn -0.76 -0.78 -0.84 -1.13Cr 3+ /Cr -0.74 -0.08 +0.05 -0.20Fe 2+ /Fe -0.44 -0.42 -0.32 -0.10Cd 2+ /Cd -0.40 -0.53 -0.51 -0.50

Elektrodas 0, V ;[M m+ ]=1MTirpalas neturi elektrodo metalo jonųNeutralus, pH=7 , VRūgštus, pH7 , VCo 2+ /Co -0.27 -0.14 -0.16 -0.09Ni 2+ /Ni -0.25 -0.01 -0.03 -0.04Sn 2+ /Sn -0.14 -0.21 -0.25 -0.84Pb 2+ /Pb -0.13 -0.29 -0.23 -0.512H + /H 2 0.00Elektrodų potencialai (tęsinys)Cu 2+ /Cu +0.34 +0.06 +0.15 +0.03Hg 2+ /Hg +0.79 +0.30 +0.33 +0.16Ag + /Ag +0.80 +0.23 +0.28 +0.25Au 3+ /Au +1.68 +0.25 +0.35 +0.21ReakcijaPotencialas 0 , V2H + + 2e - H 20.00SO2-4+ 4H + + 2e - SO 2+ 2H 2O +0.178SO2-4+ 10H + + 8e - H 2S + 4H 2O +0.311SO2-4+ 8H + + 6e - S + 4H 2O +0.36NO 3-+ 2H + + e - NO 2+ H 2O +0.81NO 3-+ 10H + + 8e - NH 4++ 3H 2O +0.87NO 3-+ 4H + + 3e - NO + 2H 2O +0.962NO 3-+ 10 H + + 8e - N 2O + 5H 2O +1.12Naudodami oksidacijos-redukcijosreakcijų potencialų vertes,paskaičiuokite, kas skiriasi tirpinantaliuminį praskiestoje azoto rūgštyje:vandenilis ar NH 4 NO 3 . Parašykite irišlyginkite reakcijų lygtis.Naudodami oksidacijos-redukcijosreakcijų potencialų vertes,paskaičiuokite, kas skiriasi tirpinantsidabrą koncentruotoje azotorūgštyje: H 2 ar NO 2 . Parašykite irišlyginkite reakcijų lygtis.