"Institute of Educational Policy" Books

Search

Go
Show

Συμπλήρωση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής

Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, για διδακτικούς λόγους, μπορούν να ταξινομηθούν στις εξής κατηγορίες. 1. Σύνθεση. Στις αντιδράσεις αυτές δύο ή περισσότερα στοιχεία ενώνονται προς σχηματισμό μιας χημικής ένωσης π.χ. C + O2 [pic] CO2. 2. Αποσύνθεση και διάσπαση. Στην αποσύνθεση μια ένωση διασπάται στα στοιχεία της π.χ. 2HgΟ [pic] 2Hg + O2. Στις αντιδράσεις διάσπασης παράγονται ενώσεις π.χ. 2ΚClΟ3 [pic] 2ΚCl + 3O2. 3. Απλή αντικατάσταση. Στις αντιδράσεις αυτές ένα στοιχείο αντικαθίσταται από κάποιο άλλο δραστικότερο του. Η σειρά δραστικότητας των μετάλλων και αμετάλλων προκύπτει με βάση τη σειρά ηλεκτροθετικότητας και ηλεκτραρνητικότητας, αντίστοιχα (σειρά αναγωγικής και οξειδωτικής ισχύος). Η σειρά αυτή αναφέρεται στον πίνακα 5.3 των οξειδωτικών και αναγωγικών ουσιών. Να παρατηρήσουμε, ότι στις αντικαταστάσεις μετάλλων το μέταλλο εμφανίζεται στα προϊόντα με το μικρότερο αριθμό οξείδωσης (εκτός από το Cu που δίνει Cu2+) π.χ. Fe + 2HCl [pic] FeCl2 + H2.

Το «βασιλικό νερό», που είναι μίγμα HNO3 και ΗCl με αναλογία mol 1:3, οξειδώνει όλα τα μέταλλα ακόμα και τα ευγενή Au και Pt. Κατά την αντίδραση αυτή το μέταλλο μετατρέπεται σε χλωριούχο άλας με το μεγαλύτερο αριθμό οξείδωσης, ενώ εκλύεται ΝΟ.

4. Πολύπλοκες αντιδράσεις. Στην κατηγορία αυτή εντάσσονται οι αντιδράσεις εκείνες που δεν μπορούν να υπαχθούν σε μια από τις προηγούμενες κατηγορίες. π.χ. 3Η2S+ 2ΗNΟ3 [pic] 3S + 2NΟ + 4Η2Ο Χαρακτηριστικά παραδείγματα αντιδράσεων που ανήκουν στην κατηγορία αυτή είναι: α. οξείδωση μετάλλων με οξειδωτικά οξέα Οι αντιδράσεις αυτές έχουν τη γενική μορφή: Μ + πυκνό - θερμό H2SO4 [pic] θειικό άλας + SO2 + H2O Μ + πυκνό HΝΟ3 [pic] νιτρικό άλας + ΝO2 + H2O Μ + αραιό HΝΟ3 [pic] νιτρικό άλας + ΝO + H2O

Όπου, Μ μέταλλο εκτός Pt και Au. Επίσης, το άλας που προκύπτει φέρει το μέταλλο συνήθως με το μεγαλύτερο αριθμό οξείδωσης του. π.χ. 3Cu + 8HΝΟ3 (πυκνό) [pic] 3Cu (ΝΟ3)2 + 2ΝO2 + 4H2O β. οξείδωση αμετάλλων με οξειδωτικά οξέα Από τις αντιδράσεις αυτές ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν όσες δίνονται στον πίνακα:

- - C - P - S - I πυκνό-θερμό H2SO4 - CO2 - H3PO4 - SO2 - - πυκνό HΝΟ3 - CO2 - H3PO4 - H2SO4 - HIO3 αραιό HΝΟ3 - - -H3PO4 - H2SO4 - -

Π.χ. Ι2 + 10HΝΟ3 (πυκνό) [pic] 2ΗΙΟ3 + 10ΝΟ2 + 4Η2Ο Οι αντιδράσεις της κατηγορίας 1, 2, 3, μπορούν εύκολα να ισοσταθμιστούν. Όμως, η ισοστάθμιση (η εύρεση των συντελεστών) των «πολύπλοκων» οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων παρουσιάζει κάποια δυσκολία. Δύο μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ισοστάθμιση μιας πολύπλοκης αντίδρασης οξειδοαναγωγής: 1. Μέθοδος ημιαντιδράσεων. Αυτή στηρίζεται στις ημιαντιδράσεις ιόντων - ηλεκτρονίων της οξειδωτικής και αναγωγικής ουσίας. 2. Μέθοδος μεταβολής του αριθμού οξείδωσης. Αυτή βασίζεται στις μεταβολές του αριθμού οξείδωσης του οξειδωτικού και αναγωγικού. Θα πρέπει να επισημάνουμε ότι για την εφαρμογή της μιας ή της άλλης μεθόδου απαιτείται η γνώση των προϊόντων αντίδρασης, τα οποία προκύπτουν με βάση τους πίνακες των οξειδωτικών και αναγωγικών ουσιών. Παρακάτω περιγράφεται η μέθοδος της μεταβολής του αριθμού οξείδωσης, η οποία σε πολλές περιπτώσεις φαίνεται απλούστερη της πρώτης. Ακολουθούν αρκετά παραδείγματα για την εμπέδωση της μεθόδου.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗ ΣΥΜΠΛΗΡΩΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ «ΠΟΛΥΠΛΟΚΟΥ» ΜΟΡΦΗΣ 1. Γράφουμε τα αντιδρώντα (οξειδωτικό - αναγωγικό). 2. Γράφουμε τα προϊόντα αυτών, όπως προκύπτουν από τους πίνακες 5.3 των οξειδωτικών και αναγωγικών ουσιών. 3. Ισοσταθμίζουμε τα οξειδωτικά και αναγωγικά με τα προϊόντα αυτών. Παίρνουμε τόσα άτομα από το στοιχείο που οξειδώνεται όση είναι η μεταβολή του αριθμού οξείδωσης του στοιχείου που ανάγεται και αντίστροφα, τόσα άτομα από το στοιχείο που ανάγεται όση είναι η μεταβολή του αριθμού οξείδωσης του στοιχείου που οξειδώνεται. Κατ΄ αυτό τον τρόπο εξασφαλίζουμε: συνολική μεταβολή Α.Ο. οξειδωτικού = συνολική μεταβολή Α.Ο. αναγωγικού 4. Αν η αντίδραση γίνεται σε όξινο περιβάλλον γράφουμε στα αντιδρώντα τον κατάλληλο αριθμό μορίων οξέος. 5. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δύο μέλη της χημικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο μέλος που χρειάζεται τον κατάλληλο αριθμό μορίων νερού.