Definisjon av redoksprosess og intervenerende midler

Candela Rocío Barbisan | Jan. 2022
Kjemisk ingeniør

Hver redoksprosess involverer to klassiske reaksjoner: reduksjon og oksidasjon. Ved reduksjon er en art i stand til å redusere sin oksidasjonstilstand på grunn av at den er i stand til å akseptere elektroner fra en annen art. Ved oksidasjon er en art i stand til å donere elektroner og dermed øke sin oksidasjonstilstand.

La oss se på følgende eksempel for å avklare problemet:

Nei_(s) → Na+_(ac)+1e^-

Cl_{2 g)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Vi observerer to reaksjoner, den første er en oksidasjonsreaksjon, hvor natrium øker sin oksidasjonstilstand og blir en ladet art (en kation) etter å ha mistet en elektron. I stedet senker molekylært klor sin oksidasjonstilstand ved å få et elektron. Hver av dem kalles halvreaksjoner eller halvreaksjoner, siden den fullstendige reaksjonen skjer når begge skjer samtidig og vil være følgende:

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

Oksydasjons- og reduksjonsmidlene

Det er to mellomliggende midler som er grunnleggende i redoksprosessen: oksidanten og reduksjonsmidlet. Arten som reduseres er i stand til å generere oksidasjon av en annen art, derfor kalles den et oksidasjonsmiddel. Mens arten som er oksidert er i stand til å fremme reduksjonen av en annen art, kalles den av denne grunn et reduksjonsmiddel.

Hvis vi ser tilfellet ovenfor, økte natrium sin oksidasjonstilstand fra 0 til +1, så det ble oksidert, så er Na et reduksjonsmiddel. Når det gjelder Cl₂, ble redusert ved å få elektroner, gikk den fra oksidasjonstilstand 0 til -1, så det er et oksidasjonsmiddel.

Disse reaksjonene utnyttes industrielt i elektrokjemiske celler. I dem skriver du inn en elektrisk strøm som tillater strøm av elektroner gjennom en krets, og derfor kan en redoksreaksjon oppstå. Hvis redoksreaksjonen som oppstår er spontan, så det celle det er ikke annet enn en haug som de vi kjenner fra hjemmene våre. Nå, hvis en redoksprosess skjer i cellen, spontan, det vil si at strømmen brukes til å danne i en bestemt retning reaksjonen celleenheten er kjent som elektrolytisk.

Dette gjør oss synes at at det er nødvendig å forstå redoksprosesser helhetlig. For dette vil vi studere hvordan dens spontanitet er. Når en reaksjon skjer naturlig, uten at det er nødvendig å danne en viss strøm som er nødvendig for at den skal skje, er redoksprosessen spontan. Dette er tilfellet med følgende prosess:

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

I dette tilfellet, hvis et ark av metall solid kobber inne i en løsning som inneholder Ag+ ioner (sølvkationer), når de når Balansere, er det observert at kobberplaten har et hvitaktig belegg, et produkt av den faste sølvavsetningen på overflaten.

Når vi observerer dette forstår vi at Ag⁺ (sølvkation) reduseres til fast sølv, derfor er det et oksidasjonsmiddel. Mens fast kobber er et reduksjonsmiddel som oksiderer til Cu+-artene som vil bli funnet i løsning. Deretter, med tiden, avtar tilstedeværelsen av sølvkationer i løsning og konsentrasjonen av Cu+2-kationer øker. Dette skjer i denne forstand siden en spontan redoksprosess har funnet sted.

Nå, hvis til samme kobber ark av eksperiment tidligere senker vi den i en løsning som inneholder sinkioner (i stedet for sølvioner) vi vil ikke observere faste avleiringer på kobberplaten og konsentrasjonene av Cu-ioner⁺² i løsning og Zn⁺² i løsning varierer ikke. Dette er fordi det kreves en viss strøm som sirkulerer gjennom den elektrokjemiske cellen for at reaksjonen skal skje i den retningen.

Så, for å oppsummere tilfellene ovenfor, reaksjonen mellom Cu og Ag⁺ kunne utføres i en celle, mens reaksjonen mellom Cu og Zn⁺² for å produsere fast Zn bør det utføres i en elektrolysecelle.