• Mik azok a redox reakciók?
• Redox reakciók jellemzői
• Redox reakciók típusai
• Példák redox reakciókra
• Ipari alkalmazások

Elmagyarázzuk, mik a redoxreakciók, a létező típusok, azok alkalmazásai, jellemzői és példái a redoxreakciókra.

A redoxreakciók során az egyik molekula elektronokat veszít, a másik pedig felveszi azokat.

Mik azok a redox reakciók?

Ban ben kémiaredox reakcióknak, oxidredukciós reakcióknak vagy redukciós-oxidációs reakcióknak nevezzük azokat a kémiai reakciókat, amelyek során elektronok az atomok között ill molekulák magában foglal.

Ez a csere tükröződik az állapot változásában oxidáció a reagensek közül. Az elektronokat feladó reagens oxidáción, az azokat befogadó pedig redukción megy keresztül.

Az oxidációs állapot azt az elektronmennyiséget jelöli, amelyet egy kémiai elem atomja felad vagy befogad, amikor egy kémiai elem része. kémiai reakció. Úgy is értelmezhető, mint a feltételezett elektromos töltés amivel egy bizonyos atom rendelkezne, ha minden kötése más atomokkal teljesen ionos lenne. Oxidációs számnak is nevezik, ill Valencia.

Az oxidációs állapotot a következőben fejezzük ki egész számok, ami nulla a semleges elemek oxidációs állapota. Így pozitív vagy negatív értékeket vehet fel az atom típusától és a reakciótól függően, ahol részt vesz. Másrészt néhány atomok Változó oxidációs állapotúak attól függően, hogy milyen reakcióban vesznek részt.

Tudja helyesen meghatározni az egyes atomok állapotát vagy oxidációs számát a kémiai vegyület Elengedhetetlen a redox reakciók megértése és elemzése. Vannak bizonyos szabályok, amelyek lehetővé teszik az értékek kiszámítását:

• A semleges elemek vagy molekulák oxidációs száma nulla. Például: szilárd fémek (Fe, Cu, Zn…), molekulák (O2, N2, F2).
• A ionok Az egyetlen atomból álló vegyületek oxidációs száma megegyezik a töltésükkel. Például: Na +, Li +, Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cl–.
• A fluornak mindig -1 oxidációs állapota van, mivel ez a létező legelektronegatívabb elem (F–).
• A hidrogén oxidációs száma mindig +1 (H +), kivéve a fémhidrideket (kálium-hidrid, KH), ahol -1 (H–) oxidációs számmal rendelkezik.
• Az oxigén oxidációs száma -2, néhány kivétellel:
  • Amikor fluorral vegyületet képez, oxidációs száma 2+. Például: oxigén-difluorid (OF2).
  • Amikor peroxidokat képez, oxidációs száma -1 (O22-). Például: hidrogén-peroxid (H2O2), nátrium-peroxid (Na2O2).
  • Amikor szuperoxidokat képez, oxidációs száma -½ (O2–). Például: kálium-szuperoxid (KO2).
• A semleges vegyületet alkotó atomok oxidációs számainak algebrai összege nulla.
• A többatomos iont alkotó atomok oxidációs számainak algebrai összege megegyezik az ion töltésével. Például: a szulfát anion (SO42-) oxidációs száma -2, ami egyenlő a kén és az oxigén oxidációs számának összegével, mindegyik szorozva a vegyületben lévő egyes atomok mennyiségével, ebben az esetben van egy kénatom és négy oxigénatom.
• Egyesek oxidációs számai kémiai elemek a semleges vegyülettől vagy iontól függően változhatnak, amelynek részét képezik. Ezután lehetséges egy vegyületben lévő atom oxidációs számának kiszámítása a következőképpen:

Ahol nem() oxidációs számot jelent, a kémiai elem pedig a zárójelben található.

Ily módon minden redoxreakcióban kétféle reagens van, az egyik, amely feladja az elektronokat, a másik pedig, amely elfogadja azokat:

• Oxidálószer. Az atom az, amely befogja az elektronokat. Ebben az értelemben a kezdeti oxidációs állapota csökken, és csökkenés tapasztalható. Ily módon növeli negatív elektromos töltését azáltal, hogy elektronokat nyer.
• Redukálószer. Ez az atom, amely feladja az elektronokat, és növeli kezdeti oxidációs állapotát, oxidáción megy keresztül. Ily módon az elektronok leadásával növeli pozitív elektromos töltését.

Egyes vegyszerek egyszerre oxidálhatók és redukálhatók. Ezeket az elemeket amfolitoknak nevezzük, és azt a folyamatot, amelyben ez megtörténik, ampholizációnak nevezzük.

A redox reakciók az egyik leggyakoribb kémiai reakciók világegyetem, mivel ezek a folyamatok részét képezik fotoszintézis ban,-ben növények és a lélegző állatokban, amelyek lehetővé teszik a folyamatosságot élet.

Redox reakciók jellemzői

A redox reakciók minden nap körülvesznek bennünket. Az oxidáció fémek, a égés gáz a konyhában vagy akár a glükóz oxidációja ATP testünkben van néhány példa.

A legtöbb esetben a redoxreakciók során jelentős mennyiségű Energia.

Általában minden redoxreakció két szakaszból vagy félreakcióból áll. Az egyik félreakcióban oxidáció (a reagens oxidálódik), a másikban redukció (a reagens redukálódik).

A teljes redoxreakciót, amely az összes félreakció algebrai kombinálásával jön létre, gyakran nevezik „globális reakciónak”. Fontos megjegyezni, hogy a félreakciók algebrai kombinálásakor a tömeget és a töltést is be kell állítani. Ez azt jelenti, hogy az oxidáció során felszabaduló elektronok számának meg kell egyeznie a redukció során nyert elektronok számával, és az egyes reaktánsok tömegének meg kell egyeznie az egyes termékek tömegével.

Például:

• Félreakció csökkentése. Csökkentése réz két elektron befogásával. Csökkenti az oxidációs állapotát.
  
• Oxidációs félreakció. A vas oxidációja két elektron elvesztésével. Növeli oxidációs állapotát.
  
  Globális reakció:
  

Redox reakciók típusai

Az égési reakciók (redox reakciók) olyan energiát szabadítanak fel, amely mozgást hozhat létre.

Különféle típusú redoxreakciók léteznek, amelyek különböző jellemzőkkel rendelkeznek. A leggyakoribb típusok a következők:

• Égés. Az égés redox kémiai reakciók, amelyek során jelentős mennyiségű energia szabadul fel hőség Y fény. Ezek a reakciók gyors oxidációk, amelyek sok energiát adnak le. A felszabaduló energia ellenőrzött módon használható fel az autómotorokban mozgás generálására. Az úgynevezett elem oxidálószer (amely redukálódik és oxidálódik az üzemanyaggá) és egy fűtőelem (amely oxidálódik és redukálódik az oxidálószerré). Néhány példa az üzemanyagokra a benzin és a konyhánkban használt gáz, míg a legismertebb oxidálószer a gáznemű oxigén (O2).
• Oxidáció fémekből. Ezek lassabb reakciók, mint az égés. Általában úgy írják le őket, mint bizonyos anyagok, különösen a fémek lebomlását az oxigén hatására. Világszerte ismert és mindennapos jelenség, különösen a tengerparti populációkban, ahol a környezetből származó sók felgyorsítják (katalizálják) a reakciót. Éppen ezért egy autót, miután elvittünk a strandra, meg kell tisztítani minden sós víz nyomától.
• Aránytalanság. Dismutációs reakcióknak is nevezik, egyetlen reagenst tartalmaznak, amely egyszerre redukálódik és oxidálódik. Ennek tipikus esete a hidrogén-peroxid (H2O2) bomlása.
• Egyszerű görgetés. „Egyszerű szubsztitúciós reakcióknak” is nevezik, amikor két elem felcseréli a megfelelő helyét ugyanazon a vegyületen belül. Ez azt jelenti, hogy az egyik elem helyettesíti a másikat a pontos helyén a képletben, megfelelő elektromos töltéseiket kiegyensúlyozva más atomokkal. Példa arra, hogy mi történik, amikor egy fém kiszorítja a hidrogént egy savban, és sók képződnek, ahogy ez akkor történik akkumulátorok egy készülék elromlott.

Példák redox reakciókra

A redoxreakciók példái nagyon bőségesek. Megpróbálunk példát adni a korábban leírt típusok mindegyikére:

• Az oktánszám égése. Az oktánszám a szénhidrogén az autóink motorjának működtetéséhez használt benzin összetevője. Amikor az oktán oxigénnel reagál, az oktán oxidálódik és az oxigén redukálódik, és a reakció eredményeként nagy mennyiségű energia szabadul fel. Ezt a felszabaduló energiát a motorban történő munka generálására használják fel, miközben szén-dioxidot és vízgőzt is termelnek. A reakciót ábrázoló egyenlet:
  
• A hidrogén-peroxid bomlása. Ez egy diszmutációs reakció, amelyben a hidrogén-peroxid alkotóelemekre, vízre és oxigénre bomlik. Ebben a reakcióban az oxigén az oxidációs számának -1-ről (H2O2) -2-re (H2O) történő csökkentésével redukálódik, és az oxidációs szám -1-ről (H2O2) 0-ra (O2) történő növelésével oxidálódik.
  
• Az ezüst kiszorítása a rézre. Ez egy reakció elmozdulás egyszerű, amelyben láthatja, hogy egy fémrézdarabot ezüst-nitrát oldatba merítve a szín Az oldat elkékül, és vékony fémezüstréteg rakódik le a rézdarabon. Ebben az esetben a fémes réz (Cu) egy része a réz(II)-nitrát (Cu (NO3) 2) részeként Cu2 + ionná alakul át, melynek oldata gyönyörű kék ​​színű. Másrészt az Ag + kation egy része, amely az ezüst-nitrát (AgNO3) részét képezi, fémezüstté (Ag) alakul, amely lerakódik.
  
• Cink reakciója híg sósavval. Ez egy egyszerű kiszorítási reakció, amelyben a sósavban (aq) a hidrogént cink helyettesíti, és így só keletkezik.
  
• Vas oxidációja. A fémes vas oxidálódik, amikor érintkezésbe kerül az oxigénnel levegő. Ez látható a mindennapi életben, amikor a vastárgyak barna rozsdaréteget képeznek, ha hosszú ideig vannak kitéve a levegőnek. Ebben a reakcióban a 0 oxidációs állapotú fémvas (Fe) Fe3 + -tá alakul, azaz oxidációs állapota megnő (oxidálódik). Emiatt intuitívan vagy köznyelvben mondják: vasrozsdásodik.
  

Ipari alkalmazások

Az erőművekben a redoxreakciók képesek megmozgatni a nagy motorokat.

A redoxreakciók ipari alkalmazásai végtelenek. Például az égési reakciók ideálisak a termeléshez munka amely generálására szolgál mozgalom az erőművek gyártásához használt nagy motorokban elektromosság.

A folyamat égésből áll fosszilis tüzelőanyagok hőt szerezni és termelni vízgőz kazánban, akkor ezt a gőzt nagy motorok vagy turbinák hajtására használják. Másrészt az égési reakciókat a fosszilis tüzelőanyagot használó gépjárművek, például autóink motorjának működtetésére is használják.

Másrészt a szubsztitúciós és helyettesítési redoxreakciók hasznosak bizonyos elemek olyan tiszta állapotú kinyeréséhez, amely nem gyakran látható a természet. Például az ezüst nagyon reaktív. Az ásványi altalajban ugyan ritkán találni tisztán, de redox reakcióval nagy tisztaság érhető el. Ugyanez történik sók és egyéb kinyeréskor is vegyületek.