• Čo sú redoxné reakcie?
• Charakteristika redoxných reakcií
• Typy redoxných reakcií
• Príklady redoxných reakcií
• Priemyselné aplikácie

Vysvetľujeme, čo sú redoxné reakcie, typy, ktoré existujú, ich aplikácie, charakteristiky a príklady redoxných reakcií.

Pri redoxných reakciách jedna molekula elektróny stráca a druhá si ich berie.

Čo sú redoxné reakcie?

In chémia, je známy ako redoxné reakcie, oxidoredukčné reakcie alebo redukčno-oxidačné reakcie na chemické reakcie, pri ktorých dochádza k výmene elektróny medzi atómami resp molekuly zapojené.

Táto výmena sa odráža v zmene stavu oxidácia činidiel. Reaktant, ktorý sa vzdáva elektrónov, podlieha oxidácii a ten, ktorý ich prijíma, redukcii.

Oxidačný stav udáva množstvo elektrónov, ktoré atóm chemického prvku odovzdá alebo prijme, keď je súčasťou a chemická reakcia. Možno to interpretovať aj ako domnelé nabíjačka ktorý by mal určitý atóm, keby všetky jeho väzby s inými atómami boli úplne iónové. Nazýva sa aj oxidačné číslo resp Valencia.

Oxidačný stav je vyjadrený v celé čísla, pričom oxidačný stav neutrálnych prvkov je nula. Môže teda nadobúdať kladné alebo záporné hodnoty v závislosti od typu atómu a reakcie, na ktorej sa zúčastňuje. Na druhej strane niektorí atómov Majú rôzne oxidačné stavy v závislosti od reakcie, na ktorej sa podieľajú.

Vedieť správne určiť stav alebo oxidačné číslo každého atómu v a chemická zlúčenina Je dôležité pochopiť a analyzovať redoxné reakcie. Existujú určité pravidlá, ktoré vám umožňujú vypočítať ich hodnoty:

• Oxidačné číslo neutrálnych prvkov alebo molekúl je nula. Napríklad: pevné kovy (Fe, Cu, Zn…), molekuly (O2, N2, F2).
• The ióny zlúčeniny jedného atómu majú svoje oxidačné číslo rovné ich náboju. Napríklad: Na +, Li +, Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cl–.
• Fluór má vždy oxidačný stav -1, pretože je to najviac elektronegatívny prvok, ktorý existuje (F–).
• Vodík má vždy oxidačné číslo +1 (H+), s výnimkou hydridov kovov (hydrid draselný, KH), kde má oxidačné číslo -1 (H–).
• Kyslík má oxidačné číslo -2, s niekoľkými výnimkami:
  • Keď tvorí zlúčeniny s fluórom, má oxidačné číslo 2+. Napríklad: difluorid kyslíka (OF2).
  • Keď tvorí peroxidy, má oxidačné číslo -1 (O22-). Napríklad: peroxid vodíka (H2O2), peroxid sodný (Na2O2).
  • Keď tvorí superoxidy, má oxidačné číslo -½ (O2–). Napríklad: superoxid draselný (KO2).
• Algebraický súčet oxidačných čísel atómov, ktoré tvoria neutrálnu zlúčeninu, je nula.
• Algebraický súčet oxidačných čísel atómov, ktoré tvoria polyatomický ión, sa rovná náboju na ióne. Napríklad: síranový anión (SO42-) má oxidačné číslo -2, ktoré sa rovná súčtu oxidačných čísel síry a kyslíka, každé vynásobené množstvom každého atómu v zlúčenine, v tomto prípade má jeden atóm síry a štyri atómy kyslíka.
• Oxidačné čísla niektorých chemické prvky môžu sa meniť v závislosti od neutrálnej zlúčeniny alebo iónu, ktorého sú súčasťou. Potom je možné vypočítať oxidačné číslo atómu v zlúčenine takto:

Kde nie () znamená oxidačné číslo a chemický prvok sa nachádza v zátvorkách.

Týmto spôsobom v každej redoxnej reakcii existujú dva typy reaktantov, jeden, ktorý sa vzdáva elektrónov, a druhý, ktorý ich prijíma:

• Oxidačné činidlo. Je to atóm, ktorý zachytáva elektróny. V tomto zmysle sa jeho počiatočný oxidačný stav znižuje a dochádza k redukcii. Týmto spôsobom zvyšuje svoj negatívny elektrický náboj získavaním elektrónov.
• Redukčné činidlo. Je to atóm, ktorý sa vzdáva elektrónov a zvyšuje svoj počiatočný oxidačný stav, pričom prechádza oxidáciou. Týmto spôsobom zvyšuje svoj kladný elektrický náboj vzdávaním sa elektrónov.

Niektoré chemikálie môžu byť súčasne oxidované a redukované. Tieto prvky sa nazývajú amfolyty a proces, pri ktorom sa to deje, sa nazýva amfolizácia.

Redoxné reakcie sú jednou z najbežnejších chemických reakcií v vesmír, keďže sú súčasťou procesov o fotosyntéza v rastliny a z dýchanie u zvierat, ktoré umožňujú kontinuitu života.

Charakteristika redoxných reakcií

Redoxné reakcie sú všade okolo nás na dennej báze. Oxidácia kovy, spaľovanie plynu v kuchyni alebo dokonca oxidáciou glukózy získať ATP v našom tele je niekoľko príkladov.

Vo väčšine prípadov redoxné reakcie uvoľňujú značné množstvo energie.

Vo všeobecnosti každá redoxná reakcia pozostáva z dvoch stupňov alebo polovičných reakcií. V jednej z polovičných reakcií dochádza k oxidácii (reaktant sa oxiduje) a v druhej k redukcii (redukuje sa reaktant).

Celková redoxná reakcia, ktorá sa získa ako výsledok algebraického spojenia všetkých polovičných reakcií, sa často nazýva „globálna reakcia“. Je dôležité poznamenať, že keď sa poloreakcie algebraicky kombinujú, je potrebné upraviť hmotnosť aj náboj. To znamená, že počet elektrónov uvoľnených počas oxidácie musí byť rovnaký ako počet elektrónov získaných počas redukcie a hmotnosť každého reaktantu sa musí rovnať hmotnosti každého produktu.

Napríklad:

• Redukčná polovičná reakcia. Zníženie meď zachytením dvoch elektrónov. Znižuje jeho oxidačný stav.
  
• Oxidačná poloreakcia. Oxidácia železa stratou dvoch elektrónov. Zvyšuje jeho oxidačný stav.
  
  Globálna reakcia:
  

Typy redoxných reakcií

Pri spaľovacích reakciách (redoxných reakciách) sa uvoľňuje energia, ktorá môže vytvoriť pohyb.

Existujú rôzne typy redoxných reakcií, ktoré majú rôzne charakteristiky. Najbežnejšie typy sú:

• Spaľovanie. Spaľovanie sú redoxné chemické reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje značné množstvo energie vo forme teplo Y svetlo. Tieto reakcie sú rýchle oxidácie, pri ktorých sa uvoľňuje veľa energie. Uvoľnená energia môže byť riadeným spôsobom použitá na generovanie pohybu v motoroch automobilov. Element tzv okysličovadlo (ktorý sa redukuje a oxiduje na palivo) a palivový prvok (ktorý sa oxiduje a redukuje na okysličovadlo). Niektoré príklady palív sú benzín a plyn, ktorý používame v našich kuchyniach, zatiaľ čo najznámejším okysličovadlom je plynný kyslík (O2).
• Oxidácia kovov. Sú to reakcie pomalšie ako spaľovanie. Bežne sa opisujú ako degradácia určitých materiálov, najmä kovových, pôsobením kyslíka na ne. Ide o celosvetovo známy a každodenný jav najmä u prímorských populácií, kde soli z prostredia urýchľujú (katalyzujú) reakciu. Preto musí byť auto po odvoze na pláž očistené od všetkých stôp slanej vody.
• Disproporcia. Tiež známe ako dismutačné reakcie, predstavujú jediné činidlo, ktoré sa redukuje a oxiduje súčasne. Typickým prípadom je rozklad peroxidu vodíka (H2O2).
• Jednoduché rolovanie. Tiež sa nazývajú "jednoduché substitučné reakcie", vyskytujú sa vtedy, keď si dva prvky vymenia svoje príslušné miesta v tej istej zlúčenine. To znamená, že jeden prvok nahrádza iný prvok na svojom presnom mieste vo vzorci, pričom podľa potreby vyrovnáva ich príslušné elektrické náboje s inými atómami. Príkladom je to, čo sa stane, keď kov vytlačí vodík v kyseline a vytvoria sa soli, ako keď batérie poruchy spotrebiča.

Príklady redoxných reakcií

Príklady redoxných reakcií sú veľmi bohaté. Pokúsime sa uviesť príklad každého z vyššie opísaných typov:

• Spaľovanie oktánu. Oktán je a uhľovodík zložka benzínu používaná na pohon motora našich áut. Keď oktán reaguje s kyslíkom, oktán sa oxiduje a kyslík sa redukuje, pričom sa v dôsledku tejto reakcie uvoľňuje veľké množstvo energie. Táto uvoľnená energia sa používa na generovanie práce v motore, pričom v procese vytvára aj oxid uhličitý a vodnú paru. Rovnica, ktorá predstavuje túto reakciu, je:
  
• Rozklad peroxidu vodíka. Je to dismutačná reakcia, pri ktorej sa peroxid vodíka rozkladá na svoje základné prvky, vodu a kyslík. Pri tejto reakcii sa kyslík redukuje znížením jeho oxidačného čísla z -1 (H2O2) na -2 (H2O) a oxiduje sa zvýšením oxidačného čísla z -1 (H2O2) na 0 (O2).
  
• Vytesnenie striebra meďou. Ide o reakciu na posunutie jednoduchý, v ktorom môžete vidieť, ako ponorením úlomku kovovej medi do roztoku dusičnanu strieborného, farba roztoku zmodrie a na medený úlomok sa usadí tenká vrstva kovového striebra. V tomto prípade sa časť kovovej medi (Cu) premení na ión Cu2 + ako súčasť dusičnanu meďnatého (Cu (NO3) 2), ktorého roztok má krásnu modrú farbu. Na druhej strane časť katiónu Ag +, ktorý je súčasťou dusičnanu strieborného (AgNO3), sa premieňa na kovové striebro (Ag), ktoré sa ukladá.
  
• Reakcia zinku so zriedenou kyselinou chlorovodíkovou. Ide o jednoduchú vytesňovaciu reakciu, pri ktorej je vodík v HCl (aq) nahradený zinkom za vzniku soli.
  
• Oxidácia železa. Kovové železo sa pri kontakte s kyslíkom oxiduje vzduchu. To je vidieť v každodennom živote, keď železné predmety tvoria vrstvu hnedej hrdze, keď sú vystavené vzduchu na dlhú dobu. Pri tejto reakcii sa kovové železo (Fe), ktoré má oxidačný stav 0, transformuje na Fe3 +, to znamená, že sa jeho oxidačný stav zvyšuje (oxiduje). Z tohto dôvodu sa intuitívne alebo hovorovo hovorí: železo hrdzavie.
  

Priemyselné aplikácie

V elektrárňach sú redoxné reakcie schopné pohybovať veľkými motormi.

Priemyselné aplikácie redoxných reakcií sú nekonečné. Napríklad spaľovacie reakcie sú ideálne na výrobu prácu ktorá slúži na generovanie pohyb vo veľkých motoroch používaných v elektrárňach na výrobu elektriny.

Proces pozostáva z horenia fosílne palivá získavať teplo a vyrábať vodná para v kotli, potom sa táto para používa na pohon veľkých motorov alebo turbín. Na druhej strane sa spaľovacie reakcie využívajú aj na chod motora motorových vozidiel, ktoré využívajú fosílne palivá, ako sú naše autá.

Na druhej strane, substitučné a vytesňovacie redoxné reakcie sú užitočné na získanie určitých prvkov v stave čistoty, ktorý sa v prírody. Napríklad striebro je vysoko reaktívne. Aj keď je zriedkavé nájsť ho čistý v minerálnom podloží, vysoký stupeň čistoty možno dosiahnuť pomocou redoxnej reakcie. To isté sa deje pri získavaní solí a iných zlúčeniny.