Redoksprocesa un iejaukšanās aģentu definīcija

Candela Rocío Barbisan | janvāris 2022
Ķīmijas inženieris

Katrs redoksprocess ietver divas klasiskas reakcijas: reducēšanu un oksidēšanu. Reducējot, viena suga spēj samazināt savu oksidācijas pakāpi, pateicoties tam, ka tā spēj pieņemt elektronus no citas sugas. Oksidācijā suga spēj ziedot elektronus un tādējādi palielināt savu oksidācijas pakāpi.

Lai noskaidrotu problēmu, apskatīsim šādu piemēru:

Nē_(s) → Na+_(ac)+1e^-

Cl_2 g)+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Mēs novērojam divas reakcijas, no kurām pirmā ir oksidācijas reakcija, kur nātrijs palielina oksidācijas stāvokli, kļūstot par lādētu veidu (katjonu) pēc tam, kad zaudē elektrons. Tā vietā molekulārais hlors pazemina tā oksidācijas pakāpi, iegūstot elektronu. Katru no tām sauc par pusreakcijām vai pusreakcijām, jo ​​pilnīga reakcija notiek, ja abas notiek vienlaikus, un tā būtu šāda:

2Na_(s)+Cl_2 g)+2e^- → 2Na⁺_(ac)+2e^-+ 2Cl^-_(ac)

Oksidētāji un reducētāji

Ir divi iejaukties aģenti, kas ir būtiski redoksprocesā: oksidētājs un reducētājs. Reducētā suga spēj izraisīt citas sugas oksidāciju, tāpēc to sauc par oksidētāju. Lai gan oksidētā suga spēj veicināt citas sugas reducēšanu, šī iemesla dēļ to sauc par reducētāju.

Ja mēs redzam iepriekš minēto gadījumu, nātrija oksidācijas pakāpe ir palielinājusies no 0 līdz +1, tātad tas oksidējās, tad Na ir reducētājs. Gadījumā, ja Cl₂, tika reducēts, iegūstot elektronus, tas no oksidācijas pakāpes 0 pārgāja uz -1, tāpēc tas ir oksidētājs.

Šīs reakcijas rūpnieciski izmanto elektroķīmiskajās šūnās. Tajos jūs ievadāt a elektriskā strāva kas nodrošina elektronu plūsmu caur ķēdi un tādējādi var notikt redoksreakcija. Ja notiekošā redoksreakcija ir spontāna, tad tā šūna tas ir nekas vairāk kā kaudze, piemēram, tās, kuras mēs pazīstam no mūsu mājām. Tagad, ja šūnā notiek redoksprocess, spontāni, tas ir, strāva tiek izmantota, lai noteiktā virzienā veidotu reakciju, ko šūnas vienība sauc par elektrolītisku.

Tas mūs padara domā ka nepieciešams visaptveroši izprast redoksprocesus. Šim nolūkam mēs pētīsim tā spontanitāti. Ja reakcija notiek dabiski, bez nepieciešamības veidot noteiktu strāvu, kas nepieciešama, lai tā notiktu, redoksprocess ir spontāns. Tāds ir šāds process:

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

Šajā gadījumā, ja lapa no metāls cietais varš iekšpusē a risinājums kas satur Ag+ jonus (sudraba katjonus), sasniedzot Līdzsvars, tiek novērots, ka vara loksnei ir bālgans pārklājums, kas ir cietā sudraba nogulsnes produkts uz tās virsmas.

Novērojot to, mēs saprotam, ka Ag⁺ (sudraba katjons) tiek reducēts līdz cietam sudrabam, tāpēc tas ir oksidētājs. Savukārt cietais varš ir reducētājs, kas oksidējas līdz Cu+ sugām, kas tiks atrastas šķīdumā. Tad ar laiku sudraba katjonu klātbūtne šķīdumā samazinās un Cu+2 katjonu koncentrācija palielinās. Tas notiek šajā nozīmē, jo ir noticis spontāns redoksprocess.

Tagad, ja uz to pašu vara loksnes eksperiments iepriekš iegremdējām to šķīdumā, kas satur cinka jonus (nevis sudraba jonus), mēs nenovērosim cietās nogulsnes uz vara loksnes un Cu jonu koncentrāciju⁺² šķīdumā un Zn⁺² šķīdumā nemainās. Tas ir tāpēc, ka, lai reakcija notiktu šajā virzienā, ir nepieciešama noteikta strāva, kas cirkulē caur elektroķīmisko elementu.

Tātad, apkopojot iepriekš minētos gadījumus, reakcija starp Cu un Ag⁺ var veikt šūnā, savukārt reakcija starp Cu un Zn⁺² lai ražotu cieto Zn, tas jāveic elektrolītiskajā šūnā.