Redoksprotsessi ja sekkuvate ainete määratlus

Candela Rocío Barbisan | jaan. 2022
Keemiainsener

Iga redoksprotsess hõlmab kahte klassikalist reaktsiooni: redutseerimist ja oksüdatsiooni. Redutseerimisel suudab üks liik oma oksüdatsiooniastet vähendada tänu sellele, et ta on võimeline vastu võtma teise liigi elektrone. Oksüdatsioonil on liik võimeline loovutama elektrone ja seeläbi suurendama oma oksüdatsiooniastet.

Probleemi selgitamiseks vaatame järgmist näidet:

ei_(s) → Na+_(ac)+1e^-

Cl_{2 g)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Vaatleme kahte reaktsiooni, millest esimene on oksüdatsioonireaktsioon, kus naatrium suurendab oma oksüdatsiooniastet, muutudes pärast ahela kaotamist laetud liigiks (katiooniks). elektron. Selle asemel alandab molekulaarne kloor oma oksüdatsiooniastet, omandades elektroni. Igaüht neist nimetatakse pool- või poolreaktsioonideks, kuna täielik reaktsioon toimub siis, kui mõlemad toimuvad samaaegselt ja see oleks järgmine:

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

Oksüdeerivad ja redutseerivad ained

Redoksprotsessis on olulised kaks sekkuvat ainet: oksüdeerija ja redutseerija. Redutseeritav liik on võimeline tekitama teise liigi oksüdatsiooni, seetõttu nimetatakse seda oksüdeerivaks aineks. Kuigi oksüdeeritud liik on võimeline soodustama teise liigi redutseerimist, nimetatakse seda sel põhjusel redutseerijaks.

Kui näeme ülaltoodud juhtumit, suurendas naatrium oma oksüdatsiooniastet 0-lt +1-le, seega see oksüdeerus, siis on Na redutseerija. Cl puhul₂, redutseeriti elektronide juurdekasvuga, see läks oksüdatsiooniastmest 0 kuni -1, seega on see oksüdeeriv aine.

Neid reaktsioone kasutatakse tööstuslikult elektrokeemilistes rakkudes. Neisse sisestate a elektrivool mis võimaldab elektronide voolu läbi ahela ja seetõttu võib toimuda redoksreaktsioon. Kui tekkiv redoksreaktsioon on spontaanne, siis see kamber see pole midagi muud kui hunnik nagu need, mida me oma kodudest tunneme. Nüüd, kui rakus toimub redoksprotsess, spontaanne, see tähendab, et voolu kasutatakse teatud suunas reaktsiooni moodustamiseks, mida rakuüksus nimetatakse elektrolüütiliseks.

See teeb meid mõtle et redoksprotsesse on vaja igakülgselt mõista. Selleks uurime, kuidas on selle spontaansus. Kui reaktsioon toimub loomulikult, ilma et oleks vaja moodustada selle toimumiseks vajalikku voolu, on redoksprotsess spontaanne. Nii on tegemist järgmise protsessiga:

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

Sel juhul, kui leht metallist tahke vask sees a lahendus mis sisaldavad Ag+ ioone (hõbekatioonid), jõudmisel Tasakaal, on täheldatud, et vaskplekil on valkjas kate, mis on selle pinnale ladestunud tahke hõbeda ladestumine.

Seda jälgides saame aru, et Ag⁺ (hõbekatioon) redutseeritakse tahkeks hõbedaks, seetõttu on see oksüdeeriv aine. Tahke vask on aga redutseerija, mis oksüdeerub lahuses leiduvateks Cu+ liikideks. Siis aja möödudes hõbekatioonide sisaldus lahuses väheneb ja Cu+2 katioonide kontsentratsioon suureneb. See toimub selles mõttes, kuna on toimunud spontaanne redoksprotsess.

Nüüd, kui sama vask leht katse Eelnevalt sukeldame selle tsingiioone sisaldavasse lahusesse (hõbeioonide asemel) ei täheldata vase lehel tahkeid ladestusi ega Cu ioonide kontsentratsioone⁺² lahuses ja Zn⁺² lahuses ei muutu. Seda seetõttu, et reaktsiooni toimumiseks selles suunas on vaja teatud voolu, mis ringleb läbi elektrokeemilise raku.

Niisiis, ülaltoodud juhtumite kokkuvõtteks on Cu ja Ag vaheline reaktsioon⁺ võib läbi viia rakus, samal ajal kui Cu ja Zn vaheline reaktsioon⁺² tahke Zn tootmiseks tuleks see läbi viia elektrolüütilises rakus.