redoks reakcije

Download Redoks reakcije

Post on 10-Oct-2015

84 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

za skolu i one koji zele nauciti vise iz hemije o redoks reakcijama

TRANSCRIPT

  • 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.

  • KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD

    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

  • KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD

    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.

  • KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD

    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

  • KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD

    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).

  • KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD

    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)

  • KEMIJSKE REAKCIJE-REDOKS REAKCIJE-UVOD

    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 dj