Download - Redoks reakcije

Fakultet kemijskog inenjerstva i tehnologije Sveuilita u Zagrebu

Seminar 04

KEMIJSKE REAKCIJEREDOKS REAKCIJE

dr. sc. Biserka Tkalecdr. sc. Lidija Fura

KEMIJSKE REAKCIJE

Kemijska reakcija: promjena kemijskihsvojstava tvari koje meusobno reagiraju, npr.:

Na (metal) + Cl2 (otrovni plin) NaCl, sol (jestiva, kuhinjska)

Jednadba kemijske reakcije: prikazkemijske reakcije:

2 Na (s) + Cl2 (g) 2 NaCl (s)

KEMIJSKE REAKCIJE

REAKTANTI PRODUKTI

2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2

STEHIOMETRIJSKI KOEFICIJENTI

SIMBOLI I FORMULE

KEMIJSKE REAKCIJE

Ispravni prikaz kemijske reakcije mora zadovoljitisljedee uvjete:

a) materijalnu bilancu (stalnost broja atoma pojedinog elementau kemijskoj reakciji)

b) bilancu naboja ( stalnost ukupnog naboja; zbroj nabojnih brojevareaktanata = zbroju nabojnih brojeva produkata)

c) bilancu oksidacijskih brojeva ( stalnost zbroja oksidacijskihbrojeva, tj. zbroj oksidacijskih brojeva reaktanatamora biti jednak zbroju oksidacijskih brojevaprodukata)

KEMIJSKE REAKCIJEPrimjeri uvjeta a), b) i c) :

2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2a)

N (Na) = 2 x 1= 2N (H) = 2 x 2 = 4N (O) = 2 x 1 = 2

N (Na) = 2 x 1= 2N (H) = 2 x 1 + 1 x 2 = 4N (O) = 2 x 1 = 2

b) MnO4-+ 5 Fe2++ 8 H+ Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O1 X (-1) + 5 x (+2) + 8 x (+1) = (+17) 1 X (+2) + 5 x (+3) + 4 x 0 = (+17)

c) 2 Na + 2 H2O0 I (-II)

2 NaOH + H22 x 0 + 2 x 2 x (I) + 2 x (-II) = 0 2 x (I) + 2 x (-II) + 2 x (I) + 2 x 0 = 0

I (II) I 0

KEMIJSKE REAKCIJE

Vrste reakcija

1. REDOKS REAKCIJE : promjena oksidacijskog broja pojedinih atomau reaktantima i produktima zbog a) izmjene elektrona (e-) ili zbog

b) premijetanja atoma i preraspodjele gustoe elektronskog oblaka u atomima molekula:

2. KOMPLEKSNE REAKCIJE : Reakcije nastajanja i raspada kompleksnih spojeva : izmjena liganda odnosno

promjena koordinacijskog broja:

0 (-II) I I (II) (-III) I I I (-II)

b) P4 + 3 OH- + 3 H2O PH3 + 3 H2PO2- kovalentni spojevi

a) 2 Na + Cl2 Na+Cl- ionski spojevi 0 0 I (-I)

[Cu(H2O)4]2+ + 4 NH3 [Cu(NH3)4]2

+ + 4 H2O

KEMIJSKE REAKCIJE

Protolitike reakcije : dolazi do prijenosa protona (ion vodika):

NH3 + H2O NH4+ + OH-

Reakcije taloenja i otapanja :

Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s)

3. REAKCIJE ASOCIJACIJE I DISOCIJACIJE: asocijacija i disocijacija

molekula, atoma ili iona, npr:

2 NO2 N2O4

KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD1. ELEKTRONEGATIVNOST snaga (jakost)

kojom atom nekog elementa privlai elektrone uKEMIJSKOJ VEZI . Iskazuje se brojano relativnimjedinicama na skali od 0,7 (Fr, Cs) do 4 (F), tj.koeficijentom relativne elektronegativnosti,

Linus Pauling.

Vei koeficijent relativne elektronegativnostiatom jae privlai elektrone u KEMIJSKOJ VEZI .

(VANO! RAZLIKOVATI od pojma elektronski afinitet,koji predstavlja energiju koja se oslobaa ako pojedinani atomu plinovitom stanju primi jedan elektron.)

KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD

2. OKSIDACIJSKI BROJ (IUPAC) nekogelementa u bilo kojoj kemijskoj jedinki jest broj(elementarnih) naboja koji bi ostali napromatranom atomu, ako bi se elektronski parsvake veze koju taj atom stvara s atomom drugogelementa u toj kemijskoj jedinki, pripisaoelektronegativnijem od ta dva atoma.

ILI

OKSIDACIJSKI BROJ (stehimetrijska valencija) nekogelementa je razlika izmeu broja elektrona nekog atoma unjegovu elementarnom stanju i broja elektrona koje je tajatom dao ili primio veui se s atomima nekog drugogelementa u molekulu ili ion.


VRIJEDNOST OKSIDACIJSKOG BROJA

0 atom je u elementarnom stanju (neutralnom)

+ manjak elektrona u atomu ili manja gustoaelektronskog oblaka oko jezgre atoma, s obzirom na broj elektrona ili gustouelektronskog oblaka u neutralnom atomu

- viak elektrona u atomu ili vea gustoaelektronskog oblaka oko jezgre atoma, s obzirom na broj elektrona ili gustouelektronskog oblaka u neutralnom atomu


U kemijskim spojevima se oksidacijski broj pie odmah izaimena elementa, u okrugloj zagradi, npr., eljezov(II)klorid, eljezov(III) klorid.

U kemijskim jednadbama koje prikazuju redoks reakcije,oksidacijski broj se pie iznad simbola elementa u formulispoja. Pozitivni oksidacijski broj se pie bez predznaka, anegativnom oksidacijskom broju ispred rimskog broja piepredznak- .

Oksidacijski broj nekog elementa u bilo kojojkemijskoj jedinki ovisi o elektronegativnosti atomaelemenata koji grade tu kemijsku jedinku i odreujese prema jednostavnim, dogovorenim pravilima.


1. Oksidacijski broj atoma (Cu, Fe) ili molekule uelementarnom stanju, bez obzira na sloenostmolekule (H2, S8) je (0).

2. Oksidacijski broj vodika je uvijek (I), osim umetalnim hidridima u kojima je (-I), npr. LiH.

3. Oksidacijski broj kisika je uvijek (-II), osim uperoksidima u kojima je (-I), npr. H2O2 i usuperoksidima u kojima je (-1/2), npr. K2O. Uspojevima s najelektronegativnijim elementomfluorom je (II).

0 0

0

I (-I)

0

I (-I)

I (-1/2)

KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD4. Oksidacijski broj svih jednoatomnih iona

(gradivne estice ionskih spojeva) jednak je nabojuiona (npr. u ionu Br- oksidacijski broj broma je (-I),a u ionu Cr3+ oksidacijski broj kroma je (III); npr. uspoju kalcijevom kloridu, (CaCl2), oksidacijski brojkalcija je (II) jer je kalcijev atom iz valentneljuske otpustio dva e-, pri emu je nastao ionCa2+, dok je oksidacijski broj klora (-I) jer je svakiklorov atom u svoju valentnu ljusku primio pojedan e-, pri emu su nastali ioni Cl-).

5. Zbroj oksidacijskih brojeva svih atoma uneutralnoj molekuli ili formulskoj jedinki morabiti jednak nula (HOCl, NaCl).

I (-II) I I -I


6. Zbroj oksidacijskih brojeva atoma u vieatomnimionima mora biti jednak naboju iona (npr., SO42-,sumpor je (VI), a kisik je (-II), pa slijedi da je:1 x (VI) + 4 x (-II) = 2-).

7. U kovalentnim spojevima oksidacijski broj nekogatoma jednak je zamiljenom naboju koji ostaje natom atomu kada se zajedniki elektronski parovidodijele elektronegativnijem atomu (npr., PCl3 ,oksidacijski broj fosfora je (III), jer je njegov koef.elektroneg. 2,2; oksidacijski broj klora je (-I), jer jenjegov koef. elektroneg. 3,2).


8. Oksidacijski broj fluora (F) je uvijek (-I) jer jefluor najelektronegativniji element.

9. Oksidacijski broj alkalijskih elemenata je uvijek(I), a zemnoalkalijskih elemenata je uvijek (II).

KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODNAJVEA VRIJEDNOST POZITIVNOG I NEGATIVNOG OKSIDACIJSKOG BROJA

1. NAJVEI POZITIVNI oksidacijski broj ELEMENATAGLAVNIH SKUPINA (1., 2., 13. 18.) u PSE jednak jezadnjoj znamenci broja skupine u kojoj se elementnalazi (tj.: od skupine 13. 18. = broj skupine 10), tj. jednakje broju elektrona u vanjskoj ljusci atoma dotinogelementa i NE MOE BITI VEI OD VIII (npr. XeO64-).(npr. klor je u 17. skupini PSE i u vanjskoj ljusci ima 7 elektrona,pa je njegov najvei pozitivni oksidacijski broj: 17 10 = VII)

NAPOMENA:

NAJVEI POZITIVNI oksidacijski broj PRIJELAZNIH ELEMENATA

- od 3. do 7. skupine jednak je broju skupine- od 8. 11. skupine PSE se u periodama s lijeva na desno smanjuje, ali u

skupini odozgo prema dolje raste i NAJVIE je VIII. (npr. OsO4 Os(VIII), O(-II))- lantanoidima je u pravilu III- aktinoidima je od III do VI

VIII (-II)


2. NAJVEI NEGATIVNI oksidacijski broj ELEMENATAnekih GLAVNIH SKUPINA 14.(C, Si)-17.(osim F) u PSEdobije se tako, da se od zadnje znamenke brojaskupine u kojoj se element nalazi odbije broj 8, tj. dase od broja elektrona u vanjskoj ljusci atomadotinog elementa odbije broj 8.

(npr., duik je u 15. skupini PSE i u vanjskoj ljusci ima 5elektrona, pa je njegov najvei negativni oksidacijski broj:5 8 = III).

NAJVEI BROJ ELEKTRONA U VANJSKOJ LJUSCI ATOMA ELEMENTA IZNOSI OSAM.

KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD OKSIDACIJA :

uklanjanje elektrona (e-) s neutralnog atoma, npr.:

Na Na+ + e-; Na(0) Na(I)

ili iona, npr.: Fe2+ Fe3+ + e-; Fe(II) Fe(III)

ili smanjenje gustoe elektronskog oblaka oko jezgre atoma unutar molekule, npr. (nepotpuna jednadba):

4 PH3 P4O10 + 4 x 8 e-; P(- III) P(V)

ili iona, npr. (nepotpuna jednadba):

SO32- SO42

- + 2 e-; S(IV) S(VI)

POSLJEDICA: POVEANJE OKSIDACIJSKOG BROJA ATOMA

KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD REDUKCIJA :

dodavanje elektrona (e-) nekom neutralnom atomu, npr:

Cl2 + 2 e- 2 Cl-; Cl(0) Cl(-I)

ili monoatomnom ionu, npr.: Fe3+(aq) + e- Fe2+(aq); Fe(III) Fe(II)

ili poveanje gustoe elektronskog oblaka oko jezgre atoma unutar molekule, npr. (nepotpuna jednadba):

N2H4 + 2 x e- 2 NH3; N(- II) N(- III)

ili iona, npr. (nepotpuna jednadba):

MnO4- + 3 e- MnO42

-; Mn(VII) Mn(VI)

POSLJEDICA: SMANJENJE OKSIDACIJSKOG BROJA ATOMA

KEMIJSKE REAKCIJE - REDOKS REAKCIJE

REDOKS REAKCIJE su reakcije OKSIDACIJE iREDUKCIJE kod kojih dolazi do potpunog prijenosaelektrona (e-) s atoma manje elektronegativnosti naatom vee elektronegativnosti, pri emu nastaju ionskispojevi, ili do djelominog prijenosa elektrona (e-), tako daje gustoa elektronskog oblaka vea oko jezgre atomavee elektronegativnosti, a manja oko jezgre atomamanje elektronegativnosti, pri emu nastaju kovalentnispojevi.

U OBA SE SLUAJA MIJENJA OKSIDACIJSKI BROJATOMA

KEMIJSKE REAKCIJE REDOKS REAKCIJE

JEDNADBA REDOKS REAKCIJE SE UVIJEK PIE KAO DA JE DOLO DO POTPUNOG PRIJELAZA ELEKTRONA

Redoslijed koraka pri rjeavanju redoks jednadbe:

1. Odrediti oksidacijske brojeve svih atoma u reaktantima i produktima (molekule, ioni, jedno- ili vieatomni elementi)

2. Utvrditi koja vrsta (vrste) se oksidira , a koja se reducira

3. Izjednaiti broj ukupno otputenih i broj ukupno primljenihelektrona (e-)

4. Kada se postignu ti uvjeti, stehiometrijski koeficijenti onih vrstakoje su promjenile oksidacijski broj NE SMIJE SE TIJEKOMDALJEG IZJEDNAAVANJA jednadbe MIJENJATI


Naini rjeavanja redoks jednadbi

a) PARCIJALNO rjeavanje jednadbe postavljanjempojedinanih jednadbi oksidacije i redukcije

MnO4-+ Fe2++ H+ Mn2+ + Fe3+ + H2O

Redukcija: MnO4-+ H+ + e- Mn2+ + H2O

VII -II

Oksidacija: Fe2+ - e- 5 Fe3+

II5

-II48

/ X 555

Sumarno: MnO4-+ 5 Fe2++ 8 H+ Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O


MnO4-+ Fe2++ H+ Mn2+ + Fe3+ + H2O

VII -II IIIII

+5 e-

5II

- e-/X 5

5 48

Fe2+ ... redukcijsko sredstvo, jer gubi e- i pritom se sam oksidira, a permanganat ion prima te elektrone i pritom se reducira

MnO4-... oksidacijsko sredstvo, jer oduzima e- eljezovu(II) ionu i oksidira ga, a

sam se reducira

b) IZRAVNO rjeavanje jednadbe, bez pisanja pojedinanihjednadbi oksidacije i redukcije


- na kraju je potrebno !!!

provjeriti da li je izjednaen broj atoma pojedinih elemenata nalijevoj i desnoj strani

provjeriti da li je suma nabojnih brojeva reaktanata jednakasumi nabojnih brojeva produkata

Domaa zadaa1. M Sikirica: Stehiometrija

a) 4.1. 4.8.; 4.9. ; 4.11.b), d), e); 4.12 g); 4.13 b), d), c), g), k), m), 4.15 f), h), m), o), t) i u) (sve ostale zadatke vjebati).

b) poglavlje III : proitati str. 35 40.

2. I. Filipovi: Opa i anorganska kemija

a) primjeri i zadatci: str. 471 primjer 1. i 2. ; str. 476. 8.7.1.-8.7.31.

b) proitati i prouiti: poglavlje IV (str. 89 - 92)

KAKO BISTE USPJENO SVLADALI RJEAVANJE REDOKS JEDNADBI,NEOPHODNO JE DA KONTINUIRANO VJEBATE IZRADU ZADATAKAPREMA GORNJEM POPISU.

Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4KEMIJSKE REAKCIJESlide Number 6KEMIJSKE REAKCIJEKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODSlide Number 14KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVODKEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD KEMIJSKE REAKCIJE - REDOKS REAKCIJEKEMIJSKE REAKCIJE REDOKS REAKCIJEKEMIJSKE REAKCIJE - REDOKS REAKCIJEKEMIJSKE REAKCIJE - REDOKS REAKCIJEKEMIJSKE REAKCIJE - REDOKS REAKCIJESlide Number 25

Download - Redoks reakcije

Top Related