Redokso proceso ir įsikišančių agentų apibrėžimas

Candela Rocío Barbisan | sausio mėn. 2022
Chemijos inzinierius

Kiekvienas redokso procesas apima dvi klasikines reakcijas: redukciją ir oksidaciją. Redukuojant viena rūšis gali sumažinti savo oksidacijos būseną dėl to, kad ji gali priimti elektronus iš kitos rūšies. Oksidacijos metu rūšis gali paaukoti elektronus ir taip padidinti savo oksidacijos būseną.

Pažvelkime į šį pavyzdį, kad paaiškintume problemą:

ne_(s) → Na+_(ac)+1e^-

Cl_{2 g)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Stebime dvi reakcijas, kurių pirmoji yra oksidacijos reakcija, kai natris padidina savo oksidacijos būseną ir tampa įkrauta rūšimi (katijonu). elektronas. Vietoj to, molekulinis chloras sumažina savo oksidacijos būseną, įgydamas elektroną. Kiekviena iš jų vadinama pusinėmis arba pusinėmis reakcijomis, nes visa reakcija įvyksta, kai abi vyksta vienu metu ir būtų šios:

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

Oksidatoriai ir reduktorius

Redokso procese yra du įsiterpiantys agentai: oksidatorius ir reduktorius. Redukuojama rūšis gali sukelti kitos rūšies oksidaciją, todėl ji vadinama oksidatoriumi. Nors oksiduota rūšis gali skatinti kitos rūšies redukciją, dėl šios priežasties ji vadinama reduktoriumi.

Jei matome minėtą atvejį, natris padidino savo oksidacijos laipsnį nuo 0 iki +1, taigi, jis oksidavosi, tai Na yra reduktorius. Cl atveju₂, buvo redukuotas įgyjant elektronų, jis iš 0 oksidacijos būsenos perėjo į -1, todėl yra oksidatorius.

Šios reakcijos pramoniniu būdu naudojamos elektrocheminėse ląstelėse. Juose įvedate a elektros srovė kuri leidžia elektronams tekėti per grandinę ir todėl gali įvykti redokso reakcija. Jei įvykusi redokso reakcija yra spontaniška, tai ląstelė tai ne kas kita, kaip krūva, tokia, kokias pažįstame iš savo namų. Dabar, jei ląstelėje vyksta redokso procesas, spontaniškas, tai yra, srovė naudojama tam tikra kryptimi formuoti ląstelių vieneto reakciją, vadinamą elektrolitine.

Tai daro mus galvoti kad būtina visapusiškai suprasti redokso procesus. Tam mes ištirsime, koks yra jo spontaniškumas. Kai reakcija vyksta natūraliai, nereikia formuoti tam tikros srovės, reikalingos jai įvykti, redokso procesas yra savaiminis. Tai yra tokio proceso atvejis:

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

Šiuo atveju, jei lapas metalo kieto vario viduje a sprendimas kurių sudėtyje yra Ag+ jonų (sidabro katijonų), pasiekus Balansas, pastebėta, kad vario lakštas turi balkšvą dangą – kieto sidabro nuosėdų ant paviršiaus produktą.

Stebėdami tai suprantame, kad Ag⁺ (sidabro katijonas) redukuojamas į kietą sidabrą, todėl yra oksidatorius. Tuo tarpu kietasis varis yra reduktorius, kuris oksiduojasi iki Cu+ rūšių, kurios bus randamos tirpale. Tada, laikui bėgant, sidabro katijonų buvimas tirpale mažėja ir Cu+2 katijonų koncentracija didėja. Tai atsitinka šia prasme, nes įvyko spontaniškas redokso procesas.

Dabar, jei į tą patį vario lakštą eksperimentas anksčiau panardinome į tirpalą, kuriame yra cinko jonų (vietoj sidabro jonų), nepastebėsime kietų nuosėdų ant vario lakšto ir Cu jonų koncentracijos⁺² tirpale ir Zn⁺² tirpale nesikeičia. Taip yra todėl, kad tam, kad reakcija vyktų ta kryptimi, reikalinga tam tikra srovė, cirkuliuojanti per elektrocheminį elementą.

Taigi, apibendrinant minėtus atvejus, Cu ir Ag reakcija⁺ gali būti atlikta ląstelėje, o reakcija tarp Cu ir Zn⁺² norint pagaminti kietąjį Zn, tai turėtų būti atliekama elektrolitinėje kameroje.