1

Yükseltgenme-İndirgenme

(Redoks) Tepkimeleri

Bölüm 8

2

Giriş

• Yükseltgenme-İndirgenme (Redoks) Tepkimeleri yükseltgenme sayılarının cebirsel olarak değiştiği tepkimelerdir. Yükseltgenme sayıları ya gerçek yüklerdir yada kimyacıların elektron transferini takip etmesine yardım eden formal yüklerdir.

• Pratikte, yükseltgenme sayıları hesap yapmamıza yarayan araç olarak görülebilir.

3

Giriş (devam)

• İndirgenme olmadan yükseltgenme gerçekleşemez.

• Bir redoks tepkimesinde, yükseltgenen madde tepkime esnasında yükseltgenme sayısını artıran atomlar içerir. Yükseltgenme elektron kaybıyla ilişkilendirilir.

• Bir redoks tepkimesinde, indirgenen madde tepkime esnasında yükseltgenme sayısını azaltan atomlar içerir. İndirgenme elektron kazanımıyla ilişkilendirilir.

• Bir yükseltgen başka bir tepkeni yükseltgeyenmaddedir: kendisi indirgenir! Aynı şekilde, bir indirgenbaşka bir tepkeni indirgeyen maddedir: kendisi yükseltgenir.

• Bir disproporsiyonlaşma tepkimesi (oto yükseltgenme-indirgenme tepkimesi) aynı elementin hem yükseltgenip hem de indirgendiği tepkimelerdir.

4

Yükseltgenme Sayılarının

Belirlenmesi: Temel Kurallar Her hangi bir saf elementin yükseltgenme sayısı sıfırdır. Örneğin, H2 içerisindeki H’ın

yükseltgenme sayısı sıfırdır.

Bir tek-atomlu iyonun yükseltgenme sayısı o iyonun yüküne eşittir. Örnek olarak Cl-

iyonundaki Cl atomunun yükseltgenme sayısı -1, Mg+2 iyonundaki Mg atomunun

yükseltgenme sayısı +2 ve O2- iyonundaki oksijen atomunun yükseltgenme sayısı -2 dir.

Nötr bileşiklerde yükseltgenme sayıları toplamı sıfır, veya iyonik bileşiklerde iyonun yüküne

eşittir.

Alkali metallerin (IA grubu metalleri) bileşiklerindeki yükseltgenme sayıları +1, ve toprak

alkali metallerin (IIA grubu metaller) bileşiklerindeki yükseltgenme sayıları +2 dir. F’in

yükseltgenme sayısı tüm bileşiklerinde -1 dir.

H’ın yükseltgenme sayısı çoğu bileşiklerinde +1dir. Bu kurala uymayan durumlar H2

(burada H = 0) ve NaH gibi iyonik hidrürlerdir (burada H = -1).

O’ın yükseltgenme sayısı çoğu bileşiklerinde -2 dir.. Bu kurala uymayan durumlar O2

(burada O = 0) ve H2O2 yada Na2O2 gibi peroksitlerdir (burada O = -1).

Diğer elementler için genellikle bilinen yükseltgenme sayılarından faydalanarak bilinmeyen

elementin yükseltgenme sayısını yukarda bahsedilen toplama kuralını uygulayarak

bulabilirsiniz.

5

Örnekler

Örnekler:

NO(g) da O = -2, o halde N = +2.

NO2(g) de her biri –2 yükseltgenme sayısına sahip iki tane oksijen atomu var. Öyleyse N +

2(-2) = 0, buradan N = +4.

SO42- da O = -2. Öyleyse S + 4(-2) = -2. Buradan S = -2 + 8 = +6 olarak bulunur.

K2Cr2O7 de K = +1 ve O = -2. Öyleyse 2(+1) + 2 Cr + 7(-2) = 0; 2 Cr = 12; Cr = +6.

6

Yarı-Tepkime Yöntemi ile Redoks

Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

• Yükseltgenme-indirgenme tepkimelerinin

denkleştirilmesi sistematik bir yöntem

kullanılmadığı taktirde yanıltıcıdır. Aşağıda

detaylı bir şekilde gösterilen yarı-tepkime

yöntemi sistematik yöntemlerden biridir.

7

Asidik (ya da Nötral) Çözeltideki

Tepkimeler İçin

NO2– + MnO4

– NO3– + Mn+2 (asidik çözeltide)

8

Asidik (ya da Nötral) Çözeltideki Tepkimeler İçin Redoks Tepkimelerinin

Denkleştirilmesi (devam)

1) Denkleştirilmemiş yükseltgenme ve indirgenme yarı-tepkimeleri

yazarak işe başlayın (hangisinin yükseltgenme, hangisinin indirgenme

olduğunu bilmek zorunda değilsiniz):

2) Sonra atom sayılarını denkleştirin. Bunu ilk önce O ve H haricindeki

atomlar için yapın. (Yukarıdaki eşitliğin her ikisi de verildiği şekliyle N ve

Mn sayıları için denktir, bir işlem yapmaya gerek yok) sonra O atomu

sayısını eksik olan tarafa H2O ekleyerek denkleştirin:

Daha sonra asidik (yada nötral) çözeltilerde, eksik olan tarafa H+ ekleyerek

H sayısını denkleştirin:

9

Asidik (ya da Nötral) Çözeltideki Tepkimeler İçin Redoks Tepkimelerinin

Denkleştirilmesi (devam)

3) Bir sonraki adım yüklerin denkleştirilmesidir. Bunu yapmak için,

daha pozitif olan tarafa elektronlar (e-) ekleyin:

4) Şimdi yükseltgenme yarı-tepkimesinde kaybedilen elektronların sayısını

indirgenme yarı-tepkimesinde kazanılan elektronların sayısına

denkleştirmek için eşitlikleri uygun katsayılarla çarpın:

5) Sonra yukarıdaki yarı-tepkimeleri taraf tarafa toplayarak toplam

denklem elde edilir:

6) En son iş olarak eşitliğin her iki tarafında bulunan maddeler çıkartılarak

sadeleştirme yapılır. Eşitliğin en son denkleştirilmiş hali şu şekildedir:

10

5 NO2- + 6 H+ + 2 MnO4

- 5 NO3- + 2 Mn+2 + 3 H2O

11

Bazik Çözeltideki Tepkimeler İçin Redoks

Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

Bu yöntemi aşağıdaki örnekle açıklayalım:

I- + MnO4

- I2 + MnO2 (bazik çözeltide)

12

Bazik Çözeltideki Tepkimeler İçin Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

(devam)

1) Denkleştirilmemiş yükseltgenme ve indirgenme yarı-tepkimeleri yazarak işe başlayın

(hangisinin yükseltgenme, hangisinin indirgenme olduğunu bilmek zorunda değilsiniz):

2) a) Sonra atom sayılarını denkleştirin. Bunu ilk önce O ve H den farklı atomlar için yapın:

b) Sonra O atomu sayısını, eksik olan tarafa H2O ekleyerek denkleştirin:

c) H atomu sayısını bazik çözeltilerde (asidik yada nötral çözeltilerde olduğu gibi) eksik olan

tarafa H+ ekleyerek denkleştirin:

d) Bazik çözeltilerde, H+ ‘yı nötrleştirerek şu adımları izleyin, nötrleştirme işlemi için eşitliğin

her iki tarafına da eklediğiniz H+ kadar OH

- ekleyin.

e) Sonra, aynı taraftaki H+ ve OH

- ları birleştirerek H2O oluşturun (H

+ + OH

- H2O olduğunu

hatırlayın): bu örnekte sol tarafta 4 H2O oluşur:

f) Daha sonra, her iki taraftaki su moleküllerini birbirinden çıkararak sadeleştirin. Şimdi yarı-

tepkimeler aşağıdaki şekildedir:

13

Bazik Çözeltideki Tepkimeler İçin Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

(devam)

3) Bu aşamada eşitliklerin atom sayıları bakımından denk olması gerekir. Bir sonraki adım

yükler açısından denkleştirmektir. Bunun için, daha pozitif olan tarafa elektronlar (e–) ekleyin:

4) Şimdi, yükseltgenme yarı-tepkimesinde kaybedilen elektronların sayısını indirgenme yarı-

tepkimesinde kazanılan elektronların sayısına denkleştirmek için eşitlikleri uygun katsayılarla

çarparız:

5) Sonra yukarıdaki yarı-tepkimeleri taraf tarafa toplayarak toplam eşitlik elde edilir:

6) En son iş olarak eşitliğin her iki tarafında bulunan maddeler çıkartılarak sadeleştirme yapılır:

Eşitliğin hem atomlar hem de yükler açısından denk olduğunu kontrol edin.

14

6 I- + 4 H2O + 2 MnO4

- I2 + 2 MnO2 + 8 OH

-