Redox-reaktiot

Selitämme, mitä redox-reaktiot ovat, olemassa olevia tyyppejä, niiden sovelluksia, ominaisuuksia ja esimerkkejä redox-reaktioista.

1. Mitä ovat redox-reaktiot?

Kemiassa se tunnetaan redox-reaktioina, oksidien pelkistysreaktioina tai pelkistys-hapettumisreaktioina missä tahansa kemiallisessa reaktiossa, jossa tapahtuu elektroninvaihto mukana olevien atomien tai molekyylien välillä.

Tämä vaihto heijastuu reagenssien hapetustilan muutoksessa. Reagenssi, joka tuottaa elektroneja, hapettuu, ja se, joka ne vastaanottaa, vähentää niitä.

Hapetustila on elementin atomin taipumus tuottaa tai ottaa elektronia, kun se on osa kemiallista reaktiota. Sitä kutsutaan myös hapettumislukuiksi tai valensseiksi.

Se ilmaistaan ​​kokonaislukuina nollan lähellä (neutraaleilla elementeillä), pystyen saavuttamaan esimerkiksi tasot +1, +2 tai +6 tai päinvastoin, -1, -2 tai -6. Joillakin atomilla on myös vaihtelevat hapetustilat reaktiosta riippuen.

Siksi jokaisessa redox-reaktiossa on kahden tyyppisiä reagensseja, jotka vaikuttavat toisiinsa:

• Hapetin, joka poimii elektroneja ja alentaa niiden alkuperäistä hapetustilaa kärsien siten pelkistymisestä. Tai mikä on sama, lisää sen negatiivista sähkömagneettista varausta elektronien saamiseksi.
• Pelkistin, joka tuottaa elektroneja ja lisää niiden alkuperäistä hapetustilaa kärsien siten hapettumisesta. Tai mikä on sama, lisää sen positiivista sähkömagneettista varausta menettämällä elektronit.

Vain joissain tapauksissa tietyt reagenssit (amfolyytit) voidaan hapettaa ja samanaikaisesti pelkistää, niin sanotussa amfoloinnissa. Muista redox-reaktiot ovat yksi yleisimmistä kemiallisista reaktioista maailmankaikkeudessa ja ovat osa perusreaktioita elämän jatkuvuuden kannalta.

Se voi palvella sinua: Hapettuminen

1. Redox-reaktioiden ominaispiirteet

Redox-reaktiot ovat ympärillämme päivittäin. Metallien hapetus, kaasun palaminen keittiössä tai jopa glukoosin hapetus ATP: n saamiseksi kehostamme ovat esimerkkejä tästä.

Useimmissa tapauksissa niihin liittyy merkittävä määrä vapautunutta energiaa, samoin kuin pysyvä muutos kyseisten materiaalien kemiallisessa luonteessa.

Redox-reaktion lopputulos on yleensä erilainen kuin alkuperäiset yhdisteet, sekä sen kombinatorisella että sähkömagneettisella varaustasolla. Tämä prosessi ymmärretään usein "puolireaktioista" tai osittaisista reaktioista, jotka ovat tapa jakaa globaali redox-prosessi kahteen: pelkistysprosessi ja hapetus.

Esimerkiksi:

• Pelkistävä puolireaktio : Cu ²⁺ + 2e ^- -> Cu (kuparin pelkistys vastaanottaessaan kaksi elektronia).
• Hapettumisen puolireaktio : Fe -> Fe ²⁺ + 2e ^- (raudan hapettuminen menettämällä kaksi elektronia)

Mikä muodostaa globaalin reaktion Fe + Cu ²⁺ -> Fe ²⁺ + Cu.

1. Redox-reaktioiden tyypit

Redox-reaktioita on erityyppisiä, joilla on erilaisia ​​ominaisuuksia. Yleisimmät tyypit ovat:

• Palamista. Kaikki palamismuodot, bensiinistä automoottorissa tai keittiössämme olevasta kaasusta, ovat redox-reaktioita, joihin liittyy yhdiste (polttoaine) ja happea ja jotka vapauttavat paljon energiaa joko lämpöä, valoa tai liikettä (kuten räjähdyksissä). Loogisesti, happi toimii hapettavana aineena, poistaen elektroneja yhdisteestä.
• Hapettumista. Hapettumista kuvataan yleisesti tiettyjen materiaalien, erityisesti metallisten, hajoamiseksi hapen vaikutuksesta niihin. Se on maailmanlaajuisesti tunnettu ja jokapäiväinen ilmiö, etenkin rannikkokaupungeissa, joissa ympäristön suolat nopeuttavat (katalysoivat) reaktiota. Siksi auto on puhdistettava meren rannalle viemisen jälkeen kaikista suolaveden jälkeistä.
• Desproporcin. Ne tunnetaan myös nimellä dismutaatioreaktiot, ja niillä on ainutlaatuinen reagenssi, joka pelkistyy ja hapettuu samanaikaisesti, kun niiden molekyylit toimivat toistensa kanssa. Tyypillinen tapaus tästä on vetyperoksidin (H202) hajoaminen.
• Yksinkertainen vieritys Kutsutaan myös yksinkertaisiksi substituutioreaktioiksi, se tapahtuu, kun kaksi elementtiä vaihtavat vastaavat paikat samassa yhdisteessä. Toisin sanoen yksi elementti korvaa toisen kaavan täsmällisessä paikassa ja tasapainottaa vastaavat sähkömagneettiset varauksensa muiden atomien kanssa tarpeen mukaan. Näin tapahtuu, kun metalli syrjäyttää vedyn happo- ja suolamuodossa, kuten tapahtuu, kun laitteen paristot hajoavat.

1. Esimerkkejä redox-reaktioista

Esimerkkejä redox-reaktioista on erittäin runsaasti. Yritämme antaa esimerkin jokaisesta edellä kuvatusta tyypistä:

• Oktaanipoltto, bensiinin hiilivetykomponentti, tapahtuu autojemme moottorissa. Tämä tapahtuu, kun happi ja oktaani reagoivat, hapettuen ja pelkistäen vastaavasti, vapauttaen energiaa, jota käytetään työn tuottamiseen moottorissa, ja tuottamalla hiilidioksidia ja höyryä Vesi prosessissa. Kaikki seuraavan kaavan mukaan:

2C8H18 + 25O2 -> 16CO2 + 18H20 + E (energia)

• Vetyperoksidin hajoaminen, jota kutsutaan myös vetyperoksidiksi, tapahtuu, kun veden ja hapen läsnä ollessa, omina ainesosatatominaan, vetyperoksidin menettää tilansa hapettuminen -1 ja lopulta muuttuu yksinkertaisesti vedeksi ja alkuainehapeksi, palauttaen neutraalin sähkömagneettisen tilan. Tämä tapahtuu kaavan mukaan:

2H 2O ₂ -> 2H ₂ O + O ₂

• Hopean siirtyminen kuparilla, klassinen esimerkki, joka voidaan todentaa hopeanitraatin vesiliuoksella ja kuparinpalalla. Upottamalla viimeksi mainittua liuokseen, havaitsemme heti värinmuutoksen (kohti sinistä) ja pienten metallikiteiden (saostuminen) muodostumisen kuparin ympärille. Tämä osoittaa, että olet korvannut hopean liuoksessa seuraavan kaavan mukaisesti:

Cu + 2AgN03 -> Cu (NO ₃ ) ₂ + 2Ag

1. Teolliset sovellukset

Redox-reaktioiden teolliset sovellukset ovat rajattomat. Esimerkiksi, palamisreaktiot ovat ihanteellisia työn, ts. Liikkeen tai sähkön tuottamiseksi: tätä tekevät hiiltä polttavat sähkölaitokset lämmön saamiseksi ja veden haihduttamiseksi, esimerkiksi. Sitä esiintyy myös fossiilista polttoainetta käyttävien ajoneuvojen moottorissa .

Toisaalta substituutio- ja syrjäytymisredox-reaktiot ovat hyödyllisiä tiettyjen elementtien saamiseksi puhtauden tilaan, jota luonnossa ei usein näy.

Esimerkiksi hopea on erittäin reaktiivinen. Vaikka on harvinaista löytää se puhdasta mineraalipohjaisesta maaperästä, korkea puhtausaste voidaan saavuttaa redox-reaktion avulla. Sama tapahtuu, kun saadaan suoloja ja muita yhdisteitä.

Seuraa: Metabolia