Redoksreaktsioonid (5)

Sarnased õppematerjalid

17

pdf

Harjutusi redoksreaktsioonidest ja elektrokeemiast

ainult see, mida me praktiliselt kasutame või harjutame. (J. W. Goethe) Redoksreaktsioonid 1. Reasta järgmised ained lämmastiku aatomite oksüdatsiooniastmete kasvu järjekorras. a) NH 4 Cl b) NO c) NaNO 2 d) NO 2 e) Al(NO 3 ) 3 f) N 2 O g) N 2 .......................................................................................................................................... 2. Ühenda õiged paarid. Selleks määra kaldkirjas olevate elementide aatomite oksüdatsiooniaste. Oksüdatsiooniaste

Keemia

13

pdf

Redoks

lämmastikhappe koefitsiendi (3+27=30). Vee molekulide arv leitakse vesiniku aatomite arvu võrdsusest võrrandi paremal ja vasakul pool (30=34+2x; x=9) Vastus: 8Al + 30HNO3 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O Ülesanne: Tasakaalustada reaktsioonivõrrand Cl2 + KOH KClO3 + KCl + H2O 10  11 See on disproportsioneerumise reaktsioon. Cl2 on nii oksüdeerijaks kui ka redutseerijaks, keskkonnaks on KOH. 5Cl2(oks) + 1Cl2(red) + KOH(kk) 2KClO3 + 10KCl + H2O 20 (-) 2(-I) Cl2 + 2e 2Cl 2 5 20 (-) 2V 10 Cl2 - 10e 2Cl 10 1 Kui vasakul on oksüdeerijana 5Cl2 ja redutseerijana 1Cl2, siis paremal on redutseerijana 10KCl ning 2KClO3, sest aatomite arv peab jääma samaks. 6Cl2 + 12KOH 2KClO3 + 10KCl + 6H2O

Keemia

1

doc

Redoksreaktsioon

Redoksreaktsioon-keemiline reaktsioon, milles toimub elektronide üleminek ühtedelt osakestelt teistele, sellega kaasneb elementide okspdstsiooniastme muutus.Fe+S=FeS. Redutseerija-aine, mille osakesed loovutavad elektrone. Li, Na, Mg. Oksüdeerija-aine, mille osakesed liidavad elektrone. H2O2, CrO3. Redutseerumine-elektronide liikumine redoksreaktsioonis, sellele vastab elemendi oksüdatsiooniastme vähenemine. Oksüdeerumine-elektronide loovutamine redoksreaktsioonis, sellele vastab elemendi oksüdatsiooniastme suurenemine. Katalüsaator-aine, mis muudab reaktsiooni kiirust, vabanedes reaktsiooni lõpus esialgses koostises ja koguses. Aktiivsed metallid (K-Mg) reag. külma veega, tekivad leelis ja H2. Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2. Zn+H2O=ZnO+H2. Väheaktiivsed metallid (alates Ni-st) ei reageeri veega. Vesinikust eespoololevad metallid tõrjuvad hapetest vesiniku välja. Zn+2HCl=ZnCl2+H2. Metall reageerib vees lahustuva soolaga, kui ta on aktiivsem kui soola koostises olev metall. Zn+CuCl 2=

Keemia

29

rtf

Konspekt

Arvutame puuduoleva oksüdatsiooniastme, lähtudes sellest, et kõigi aatomite oksüdatsiooniastmete summa on 0. Näited: III ­II I VI -II Fe2O3 H2SO4 +6 -6 +2+6-8 3.1 Ülesandeid. Leia perioodilisussüteemi abil järgmiste elementide oksüdatsiooniastmed: Ba, Li, P, S, Cl, Ni, Hg. Määra järgmistes ainetes kõigi elementide oksüdatsiooniastmed: CH4, N2O3, NO2, NH3, CrO3, HNO3, HNO2, H2CO3, CaCO3, Al(NO3)3. 4 Redoksreaktsioonid. Redoksreaktsioonid on reaktsioonid, mille käigus muutub elementide oksüdatsiooniaste. Redoksreaktsioonis toimuvad alati korraga oksüdeerumine ja redutseerumine. Oksüdeerumine on elektronide loovutamine (o-a suureneb). Redutseerumine on elektronide liitmine (o-a väheneb). Oksüdeerija on element, mis liidab elektrone (o-a väheneb). Redutseerija on element, mis loovutab elektrone (o-a suureneb). Elektronide üleminekuid näidatakse elektronvõrranditega. Näide: 0 I -I II -I 0 0 +II

Keemia

9

doc

Üldine keemia

(va O ja F ja H) d elemendid ehk Brühmad · metallidel puudub kindel o.a. Nad võivad loovutada kõik väliskihi elektronid või osa ka eelviimaselt kihilt. Fe: II või III ; Cu: peamiselt II, aga võib olla ka I ; Zn: II ja Ag: I... OKSÜDEERIJA ­ aine, mis põhjustab elemendi oksüdatsiooniastme suurenemist; oksüdeerija seob elektrone. OKSÜDEERUMINE (oksüdatsioon) ­ keemiline reaktsioon, milles elemendi oksüdatsiooniaste suureneb. REDOKSREAKTSIOON (redutseerimisoksüdeerimisreaktsioon) ­ keemiline reaktsioon, mille käigus muutuvad reageerivate ainete elementide oksüdatsiooniaste: oksüdeerija redutseerub, redutseerija oksüdeerub. REDUTSEERIJA ­ aine, mille koostises olev element (või ioon) loovutab reaktsioonil elektrone; reaktsioonil redutseerija oksüdeerub.

Keemia

7

doc

KONSPEKT keemias

Neljandaks koostada vastavad oksüdatsiooni- ja reduktsiooniprotsesse väljendavad elektronvõrrandid ja leida koefitsiendid oksüdeerijale, redutseerijale ning nende ühenditele arvestades, et redutseerija poolt loovutatud elektronide arv peab võrduma oksüdeerija poolt omastatavate elektronide arvuga. Lõpuks leida koefitsiendid ainetele, mille elementide o.a. ei muutu. Vaatleme konkreetse näite abil redoksreaktsiooni võrrandi koostamist elektronbilansi meetodil.Näide 1. Reaktsioon kulgeb skeemi järgi:HClO3 + H2S HCl + H2SO4. Oksüdatsiooniaste muutub klooril ja väävlil järgmiselt:ClV + 6e Cl-I 8 4 S-II - 8e SVI 6 3 Seega on kloorhape oksüdeerija, divesiniksulfiid aga redutseerija. Et oksüdeerija poolt liidetavate elektronide arv peab võrduma redutseerija poolt loovutatavate elektronide arvuga, tuleb esimest elektronvõrrandit korrutada neljaga, teist kolmega. Pärast leitud koefitsientide asetamist reaktsiooni skeemi omandab võrrand järgmise kuju:

Keemia

5

doc

Rakenduskeemia

Oksüdeerumisprotsessi tõttu on ta anood ning talle tekib elektronide liig (negatiivne laeng) Katoodil (vaskelektrood): Cu redutseerumine Need liigsed elektronide suunatakse edasi katoodile, milleks on vähemaktiivsem metall. Selle pinnal liidavad tema ioonid elektrone ehk redutseeruvad, sadestudes lihtainena. Et seal elektrone ioonide poolt seotakse, on katoodil positiivne laeng. Gibbsi energia muut määrab reaktsiooni toimumise suuna/spontaansuse. Iseeneslikult toimub reaktsioon kui E > 0 G < 0. Seega kulgeb redoksreaktsioon suunas, kus kõrgema redokspotentsiaaliga komponent on oksüdeerija ja madalama redokspotentsiaaliga komponent on redutseerija. Elektromotoorjõu mõõtmise kaudu on võimalik arvutada väga täpseid Gibbsi energia väärtusi. Juhul, kui ei ole tegemist standardtingimustega, tuleb arvestada elektroodipotentsiaalide ja vastavalt elektromotoorjõu sõltuvustn temperatuurist ja kontsentratsioonidest. Elektrolüüsi võib läbi viia ka sulas soolas.

Rakenduskeemia

35

doc

Üldine ja anorgaaniline keemia

(HPO3)n metafosforhape Metafosfaat (KPO3)n (H2SiO3)n metaränihape Metasilikaat (Na2SiO3)n H3BO3 boorhape Boraat K3BO3 HClO4 perkloorhape Perkloraat NaClO4 HCN sinihape; Tsüaniit KCN vesiniktsüaniidhape HOOCCOOH etaandihape Oksalaadid 4. REDOKSREAKTSIOONID Redoksreaktsioonid on reaktsioonid, mille käigus muutub elementide oksüdatsiooniaste. Redoksreaktsioonis toimuvad alati korraga oksüdeerumine ja redutseerumine. Oksüdeerumine on elektronide loovutamine (o-a suureneb). Redutseerumine on elektronide liitmine (o-a väheneb). Oksüdeerija on element, mis liidab elektrone (o-a väheneb). Redutseeerija on element, mis loovutab elektrone (o-a suureneb). Keemiline element ja ühend on elektriliselt neutraalsed, st. laenguta.

Keemia

Meedia

Kommentaarid (5)