Definice redoxního procesu a zasahujících činitelů

Candela Rocío Barbisan | Jan. 2022
Chemický inženýr

Každý redoxní proces zahrnuje dvě klasické reakce: redukci a oxidaci. Při redukci je jeden druh schopen snížit svůj oxidační stav díky tomu, že je schopen přijímat elektrony od jiného druhu. Při oxidaci je druh schopen darovat elektrony a tím zvýšit svůj oxidační stav.

Pro objasnění problému se podívejme na následující příklad:

Ne_(s) → Na+_(ac)+1e^-

Cl_{2 g)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Pozorujeme dvě reakce, první je oxidační reakce, kdy sodík zvyšuje svůj oxidační stav a stává se nabitým druhem (kationtem) po ztrátě elektron. Místo toho molekulární chlor snižuje svůj oxidační stav získáním elektronu. Každá z nich se nazývá poloviční reakce nebo poloviční reakce, protože úplná reakce nastane, když obě nastanou současně a byla by následující:

2Na_(s)+Cl_{2 g)}+2e^- → 2Na⁺_(ac)+2e^-+ 2Cl^-_(ac)

Oxidační a redukční činidla

V redoxním procesu jsou zásadní dvě zasahující činidla: oxidant a redukční činidlo. Druh, který je redukován, je schopen generovat oxidaci jiného druhu, proto se nazývá oxidační činidlo. Zatímco druh, který je oxidován, je schopen podporovat redukci jiného druhu, z tohoto důvodu se nazývá redukční činidlo.

Pokud vidíme výše uvedený případ, sodík zvýšil svůj oxidační stav z 0 na +1, takže se oxidoval, pak je Na redukčním činidlem. V případě Cl₂, byl redukován získáváním elektronů, přešel z oxidačního stavu 0 do -1, jedná se tedy o oxidační činidlo.

Tyto reakce se průmyslově využívají v elektrochemických článcích. V nich zadáte a elektrický proud který umožňuje tok elektronů obvodem, a proto může dojít k redoxní reakci. Pokud je redoxní reakce spontánní, pak to buňka není to nic jiného než hromada, jakou známe z našich domovů. Pokud nyní v buňce dojde k redoxnímu procesu, spontánníto znamená, že proud se používá k vytvoření v určitém směru reakce, kterou buněčná jednotka nazývá elektrolytická.

To nás dělá myslet si že je nutné chápat redoxní procesy komplexně. K tomu budeme studovat, jaká je jeho spontánnost. Když reakce nastane přirozeně, bez potřeby vytvořit určitý proud nutný k tomu, aby k ní došlo, je redoxní proces spontánní. To je případ následujícího procesu:

2Ag⁺_(ac)+ Cu_(s) → Cu⁺²_(ac)+ 2Ag_(s)

V tomto případě, pokud je list kov pevná měď uvnitř a řešení obsahující Ag+ ionty (kationty stříbra), při dosažení Zůstatekbylo pozorováno, že měděný plech má bělavý povlak, produkt pevného stříbra na jeho povrchu.

Když to pozorujeme, pochopíme, že Ag⁺ (kationt stříbra) se redukuje na pevné stříbro, jedná se tedy o oxidační činidlo. Zatímco pevná měď je redukční činidlo, které oxiduje na druhy Cu+, které se nacházejí v roztoku. S postupem času pak v roztoku klesá přítomnost kationtů stříbra a zvyšuje se koncentrace kationtů Cu+2. K tomu dochází v tomto smyslu, protože došlo ke spontánnímu redoxnímu procesu.

Nyní, pokud do stejného měděného plechu experiment předtím jej ponoříme do roztoku, který obsahuje ionty zinku (místo iontů stříbra), nebudeme pozorovat pevné usazeniny na měděném plechu a koncentrace iontů Cu⁺² v roztoku a Zn⁺² v řešení se neliší. Je to proto, že k tomu, aby reakce proběhla v tomto směru, je nutný určitý proud cirkulující elektrochemickým článkem.

Takže, shrnutím výše uvedených případů, reakce mezi Cu a Ag⁺ mohla být provedena v článku, zatímco reakce mezi Cu a Zn⁺² k výrobě pevného Zn by mělo být prováděno v elektrolytické cele.