Definicija redoks procesa i intervenirajućih agenasa

Candela Rocío Barbisan | siječnja. 2022
Inženjer kemije

Svaki redoks proces uključuje dvije klasične reakcije: redukciju i oksidaciju. U redukciji, jedna vrsta može smanjiti svoje oksidacijsko stanje zbog činjenice da je sposobna prihvatiti elektrone druge vrste. U oksidaciji, vrsta je u stanju donirati elektrone i tako povećati svoje oksidacijsko stanje.

Pogledajmo sljedeći primjer kako bismo razjasnili problem:

Ne_(s) → Na+_(ac)+1e^-

Cl_{2 g)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Promatramo dvije reakcije, prva je reakcija oksidacije, gdje natrij povećava svoje oksidacijsko stanje i postaje nabijena vrsta (kation) nakon što izgubi elektron. Umjesto toga, molekularni klor snižava svoje oksidacijsko stanje dobivanjem elektrona. Svaka od njih naziva se polu-reakcija ili polu-reakcija, budući da se potpuna reakcija događa kada se obje dogode istovremeno i bila bi sljedeća:

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

Oksidirajuća i redukcijska sredstva

Postoje dva intervenirajuća agensa koja su temeljna u redoks procesu: oksidans i reduktor. Vrsta koja se reducira sposobna je izazvati oksidaciju druge vrste, stoga se naziva oksidacijskim sredstvom. Dok je vrsta koja je oksidirana sposobna potaknuti redukciju druge vrste, iz tog razloga se naziva redukcijskim sredstvom.

Ako vidimo gornji slučaj, natrij je povećao svoje oksidacijsko stanje od 0 do +1, pa je oksidirao, tada je Na redukcijski agens. U slučaju Cl₂, smanjio se dobivanjem elektrona, prešao je iz oksidacijskog stanja 0 do -1, pa je oksidacijsko sredstvo.

Te se reakcije industrijski iskorištavaju u elektrokemijskim stanicama. U njih upisujete a električna struja koji omogućuje protok elektrona kroz krug i stoga može doći do redoks reakcije. Ako je redoks reakcija koja se javlja spontana, onda to stanica nije ništa više od hrpe kakve poznajemo iz naših domova. Sada, ako se redoks proces dogodi u stanici, spontano, odnosno struja se koristi za formiranje u određenom smjeru reakcije stanične jedinice je poznata kao elektrolitička.

To nas čini razmišljati da je potrebno cjelovito razumjeti redoks procese. Za to ćemo proučiti kako je njegova spontanost. Kada se reakcija odvija prirodno, bez potrebe da se formira određena struja koja je potrebna da se dogodi, redoks proces je spontan. Takav je slučaj sljedećeg procesa:

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

U ovom slučaju, ako list od metal čvrsti bakar unutar a riješenje koji sadrže Ag+ ione (srebrni kationi), po dolasku u Ravnoteža, uočava se da bakreni lim ima bjelkastu prevlaku, produkt čvrste naslage srebra na svojoj površini.

Promatrajući to, razumijemo da je Ag⁺ (srebrni kation) reducira se u kruto srebro, stoga je oksidacijsko sredstvo. Dok je čvrsti bakar redukcijski agens koji oksidira u Cu+ vrste koje će se naći u otopini. Zatim, s vremenom, prisutnost kationa srebra u otopini opada, a koncentracija Cu+2 kationa raste. To se događa u tom smislu jer se dogodio spontani redoks proces.

Sada, ako na isti bakreni lim eksperiment prethodno ga uronimo u otopinu koja sadrži ione cinka (umjesto iona srebra) nećemo uočiti čvrste naslage na bakrenom listu i koncentracije Cu iona⁺² u otopini i Zn⁺² u otopini ne variraju. To je zato što je određena struja koja cirkulira kroz elektrokemijsku ćeliju potrebna da bi se reakcija odvijala u tom smjeru.

Dakle, sumirajući gore navedene slučajeve, reakcija između Cu i Ag⁺ može se provesti u ćeliji, dok reakcija između Cu i Zn⁺² za proizvodnju krutog Zn potrebno je provesti u elektrolitičkoj ćeliji.