• Što su redoks reakcije?
• Karakteristike redoks reakcija
• Vrste redoks reakcija
• Primjeri redoks reakcija
• Industrijske primjene

Objašnjavamo što su redoks reakcije, vrste koje postoje, njihovu primjenu, karakteristike i primjere redoks reakcija.

U redoks reakcijama jedna molekula gubi elektrone, a druga ih uzima.

Što su redoks reakcije?

U kemija, poznat je kao redoks reakcije, oksidno-redukcijske reakcije ili redukcijsko-oksidacijske reakcije do kemijskih reakcija u kojima dolazi do izmjene elektrona između atoma ili molekule uključeni.

Ta se razmjena ogleda u promjeni stanja oksidacija reagensa. Reaktant koji ispušta elektrone podliježe oksidaciji, a onaj koji ih prima, redukciji.

Oksidacijsko stanje označava količinu elektrona koju atom kemijskog elementa predaje ili prihvaća kada je dio kemijska reakcija. Može se tumačiti i kao pretpostavljeno električno punjenje koje bi određeni atom imao kada bi sve njegove veze s drugim atomima bile potpuno ionske. Također se naziva oksidacijski broj ili Valencia.

Oksidacijsko stanje se izražava u cijelih brojeva, što je nula oksidacijskog stanja za neutralne elemente. Dakle, može imati pozitivne ili negativne vrijednosti ovisno o vrsti atoma i reakciji u kojoj sudjeluje. S druge strane, neki atoma Imaju promjenjivo oksidacijsko stanje ovisno o reakciji u kojoj sudjeluju.

Znati ispravno odrediti stanje ili oksidacijski broj svakog atoma u a kemijski spoj Bitno je razumjeti i analizirati redoks reakcije. Postoje određena pravila koja vam omogućuju izračunavanje njihovih vrijednosti:

• Oksidacijski broj neutralnih elemenata ili molekula je nula. Na primjer: čvrsti metali (Fe, Cu, Zn…), molekule (O2, N2, F2).
• The ioni spojevi jednog atoma imaju svoj oksidacijski broj jednak naboju. Na primjer: Na +, Li +, Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cl–.
• Fluor uvijek ima -1 oksidacijsko stanje jer je najelektronegativniji element koji postoji (F–).
• Vodik uvijek ima oksidacijski broj +1 (H +), s izuzetkom metalnih hidrida (kalijev hidrid, KH), gdje ima oksidacijski broj -1 (H–).
• Kisik ima oksidacijski broj -2, uz nekoliko izuzetaka:
  • Kada tvori spojeve s fluorom, ima oksidacijski broj 2+. Na primjer: kisik difluorid (OF2).
  • Kada stvara perokside, ima oksidacijski broj -1 (O22-). Na primjer: vodikov peroksid (H2O2), natrijev peroksid (Na2O2).
  • Kada tvori superokside, ima oksidacijski broj -½ (O2–). Na primjer: kalijev superoksid (KO2).
• Algebarski zbroj oksidacijskih brojeva atoma koji čine neutralni spoj jednak je nuli.
• Algebarski zbroj oksidacijskih brojeva atoma koji čine poliatomski ion jednak je naboju iona. Na primjer: sulfatni anion (SO42-) ima oksidacijski broj -2, koji je jednak zbroju oksidacijskih brojeva sumpora i kisika, svaki pomnožen s količinom svakog atoma u spoju, u ovom slučaju ima jedan atom sumpora i četiri atoma kisika.
• Oksidacijski brojevi nekih kemijski elementi mogu varirati ovisno o neutralnom spoju ili ionu čiji su dio. Zatim je moguće izračunati oksidacijski broj atoma u spoju na sljedeći način:

Gdje Ne() znači oksidacijski broj, a kemijski element se nalazi unutar zagrada.

Na taj način u svakoj redoks reakciji postoje dvije vrste reaktanata, jedan koji otpušta elektrone i drugi koji ih prihvaća:

• Oksidacijsko sredstvo. To je atom koji hvata elektrone. U tom smislu, njegovo početno oksidacijsko stanje se smanjuje, a dolazi do redukcije. Na taj način povećava svoj negativni električni naboj dobivanjem elektrona.
• Redukciono sredstvo. To je atom koji odustaje od elektrona i povećava svoje početno oksidacijsko stanje, prolazeći kroz oksidaciju. Na taj način povećava svoj pozitivni električni naboj odustajanjem od elektrona.

Neke kemikalije mogu se oksidirati i reducirati u isto vrijeme. Ti se elementi nazivaju amfoliti, a proces u kojem se to događa naziva se amfolizacija.

Redox reakcije su jedna od najčešćih kemijskih reakcija u svemir, budući da su dio procesa fotosinteza u bilje i od disanje kod životinja, koji omogućuju kontinuitet život.

Karakteristike redoks reakcija

Redox reakcije su svuda oko nas na dnevnoj bazi. Oksidacija od metali, the izgaranje plina u kuhinji ili čak oksidacijom glukoze da se dobije ATP u našem tijelu su neki primjeri.

U većini slučajeva redoks reakcije oslobađaju značajnu količinu Energija.

Općenito, svaka redoks reakcija sastoji se od dva stupnja ili polureakcije. U jednoj od polureakcija dolazi do oksidacije (reaktant se oksidira), au drugoj do redukcije (reaktant se reducira).

Ukupna redoks reakcija, koja se dobiva kao rezultat algebarskog kombiniranja svih polureakcija, često se naziva "globalna reakcija". Važno je napomenuti da kada se polureakcije algebarski kombiniraju, i masa i naboj moraju biti prilagođeni. To jest, broj elektrona oslobođenih tijekom oksidacije mora biti isti kao i broj elektrona dobivenih tijekom redukcije, a masa svakog reaktanta mora biti jednaka masi svakog produkta.

Na primjer:

• Polureakcija redukcije. Smanjenje od bakar hvatanjem dva elektrona. Smanjuje njegovo oksidacijsko stanje.
  
• Polureakcija oksidacije. Oksidacija željeza gubitkom dva elektrona. Povećava njegovo oksidacijsko stanje.
  
  Globalna reakcija:
  

Vrste redoks reakcija

Reakcije izgaranja (redoks reakcije) oslobađaju energiju koja može stvoriti kretanje.

Postoje različite vrste redoks reakcija, obdarene različitim karakteristikama. Najčešći tipovi su:

• Izgaranje. Izgaranje su redoks kemijske reakcije koje oslobađaju značajnu količinu energije u obliku toplina Y svjetlo. Ove reakcije su brze oksidacije koje daju puno energije. Oslobođena energija može se kontrolirano koristiti za stvaranje pokreta u motorima automobila. Element tzv oksidant (koji se reducira i oksidira u gorivo) i goriv element (koji se oksidira i reducira u oksidant). Neki primjeri goriva su benzin i plin koji koristimo u našim kuhinjama, dok je najpoznatiji oksidant plinoviti kisik (O2).
• Oksidacija od metala. To su reakcije sporije od izgaranja. Obično se opisuju kao razgradnja određenih materijala, posebno metalnih, djelovanjem kisika na njih. To je svjetski poznata i svakodnevna pojava, posebice u obalnim populacijama, gdje soli iz okoliša ubrzavaju (kataliziraju) reakciju. Zato se automobil, nakon što nas odveze na plažu, mora očistiti od svih tragova slane vode.
• Disproporcija. Također poznate kao reakcije dismutacije, one predstavljaju jedan reagens koji je reduciran i oksidiran u isto vrijeme. Tipičan slučaj toga je razgradnja vodikovog peroksida (H2O2).
• Jednostavno pomicanje. Također se nazivaju "jednostavne supstitucijske reakcije", one se javljaju kada dva elementa zamjene svoja mjesta unutar istog spoja. To jest, jedan element zamjenjuje drugi na njegovom točnom mjestu u formuli, balansirajući njihove električne naboje s drugim atomima prema potrebi. Primjer je što se događa kada metal istisne vodik u kiselini i nastaju soli, kao što se događa kada baterije pokvarenog uređaja.

Primjeri redoks reakcija

Primjeri redoks reakcija su vrlo brojni. Pokušat ćemo dati primjer svake od prethodno opisanih vrsta:

• Izgaranje oktana. Oktan je a ugljikovodika komponenta benzina koja se koristi za pokretanje motora naših automobila. Kada oktan reagira s kisikom, oktan se oksidira i kisik se reducira, oslobađajući veliku količinu energije kao rezultat ove reakcije. Ova oslobođena energija se koristi za generiranje rada u motoru, također u procesu proizvodnje ugljičnog dioksida i vodene pare. Jednadžba koja predstavlja ovu reakciju je:
  
• Razgradnja vodikovog peroksida. To je reakcija dismutacije u kojoj se vodikov peroksid razlaže na svoje sastavne elemente, vodu i kisik. U ovoj reakciji kisik se reducira smanjenjem njegovog oksidacijskog broja s -1 (H2O2) na -2 (H2O), a oksidira se povećanjem oksidacijskog broja s -1 (H2O2) na 0 (O2).
  
• Pomicanje srebra bakrom. To je reakcija na pomak jednostavan u kojem možete vidjeti kako uranjanjem fragmenta metalnog bakra u otopinu srebrovog nitrata, boja otopine poplavi i na bakreni ulomak se taloži tanak sloj metalnog srebra. Pri tome se dio metalnog bakra (Cu) transformira u Cu2 + ion, kao dio bakrenog (II) nitrata (Cu (NO3) 2), čija otopina ima lijepu plavu boju. S druge strane, dio kationa Ag +, koji je dio srebrnog nitrata (AgNO3), pretvara se u metalno srebro (Ag) koje se taloži.
  
• Reakcija cinka s razrijeđenom klorovodičnom kiselinom. To je jednostavna reakcija istiskivanja u kojoj se vodik u HCl (aq) zamjenjuje cinkom da nastane sol.
  
• Oksidacija željeza. Metalno željezo oksidira kada dođe u dodir s kisikom iz zrak. To se vidi u svakodnevnom životu kada željezni predmeti tvore sloj smeđe hrđe kada su izloženi zraku dulje vrijeme. U toj se reakciji metalno željezo (Fe), koje ima oksidacijsko stanje 0, pretvara u Fe3 +, odnosno povećava mu se oksidacijsko stanje (oksidira). Zbog toga se intuitivno ili kolokvijalno kaže: željezo hrđa.
  

Industrijske primjene

U elektranama redoks reakcije mogu pokretati velike motore.

Industrijske primjene redoks reakcija su beskrajne. Na primjer, reakcije izgaranja su idealne za proizvodnju posao koji služi za generiranje pokret u velikim motorima koji se koriste u elektranama za proizvodnju struja.

Proces se sastoji od spaljivanja fosilna goriva dobiti toplinu i proizvoditi vodena para u kotlu, tada se ta para koristi za pogon velikih motora ili turbina. S druge strane, reakcije izgaranja također se koriste za pokretanje motora motornih vozila koja koriste fosilna goriva, poput naših automobila.

S druge strane, supstitucijske i redoks reakcije su korisne za dobivanje određenih elemenata u stanju čistoće koje se često ne viđa u priroda. Na primjer, srebro je vrlo reaktivno. Iako ga je rijetko pronaći čistog u mineralnom podzemlju, visok stupanj čistoće može se postići redoks reakcijom. Isto se događa i kada je u pitanju dobivanje soli i ostalog spojeva.