Definiția procesului redox și a agenților de intervenție

Candela Rocío Barbisan | ian. 2022
Inginer chimist

Fiecare proces redox implică două reacții clasice: reducerea și oxidarea. În reducere, o specie este capabilă să-și reducă starea de oxidare datorită faptului că este capabilă să accepte electroni de la o altă specie. În oxidare, o specie este capabilă să doneze electroni și astfel să-și mărească starea de oxidare.

Să ne uităm la următorul exemplu pentru a clarifica problema:

Nu_(e) → Na+_(ac)+1e^-

Cl_{2 g)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Observăm două reacții, prima fiind o reacție de oxidare, în care sodiul își crește starea de oxidare devenind o specie încărcată (un cation) după pierderea unui electron. În schimb, clorul molecular își scade starea de oxidare prin câștigarea unui electron. Fiecare dintre ele se numește semireacții sau semireacții, deoarece reacția completă are loc atunci când ambele apar simultan și ar fi următoarea:

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

Agenții oxidanți și reducători

Există doi agenți care intervin fundamentali în procesul redox: oxidantul și reductorul. Specia care este redusă este capabilă să genereze oxidarea unei alte specii, de aceea se numește agent oxidant. În timp ce specia care este oxidată este capabilă să promoveze reducerea altei specii, din acest motiv, se numește agent reducător.

Dacă vedem cazul de mai sus, sodiul și-a crescut starea de oxidare de la 0 la +1, deci s-a oxidat, atunci Na este un agent reducător. În cazul Cl₂, a fost redus prin câștigarea de electroni, a trecut de la starea de oxidare 0 la -1, deci este un agent oxidant.

Aceste reacții sunt exploatate industrial în celule electrochimice. În ele, introduceți a curent electric care permite trecerea electronilor printr-un circuit și, prin urmare, poate apărea o reacție redox. Dacă reacția redox care apare este spontană, atunci asta celulă nu este altceva decât o grămadă ca cele pe care le cunoaștem din casele noastre. Acum, dacă are loc un proces redox în celulă, spontan, adică curentul este folosit pentru a forma într-o anumită direcție reacția pe care unitatea celulară este cunoscută ca electrolitică.

Asta ne face gândi că este necesar să înțelegem cuprinzător procesele redox. Pentru aceasta vom studia cum este spontaneitatea lui. Când o reacție are loc în mod natural, fără a fi nevoie să se formeze un anumit curent necesar pentru a se produce, procesul redox este spontan. Acesta este cazul următorului proces:

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

În acest caz, dacă o foaie de metal cupru solid în interiorul a soluţie conţinând ioni Ag+ (cationi de argint), la atingerea Echilibru, se observă că foaia de cupru are un înveliș albicios, produs al depozitului de argint solid de pe suprafața sa.

Observând aceasta înțelegem că Ag⁺ (cationul de argint) este redus la argint solid, prin urmare, este un agent oxidant. În timp ce, cuprul solid este un agent reducător care se oxidează la specia Cu+ care se va găsi în soluție. Apoi, cu trecerea timpului, prezența cationilor de argint în soluție scade și crește concentrația de cationi Cu+2. Acest lucru se întâmplă în acest sens deoarece a avut loc un proces redox spontan.

Acum, dacă la aceeași foaie de cupru a experiment anterior îl scufundăm într-o soluție care conține ioni de zinc (în loc de ioni de argint) nu vom observa depuneri solide pe foaia de cupru și concentrațiile de ioni de Cu⁺² în soluţie şi Zn⁺² în soluție nu variază. Acest lucru se datorează faptului că un anumit curent care circulă prin celula electrochimică este necesar pentru ca reacția să aibă loc în acea direcție.

Deci, rezumând cazurile de mai sus, reacția dintre Cu și Ag⁺ ar putea fi efectuată într-o celulă, în timp ce reacția dintre Cu și Zn⁺² pentru a produce Zn solid ar trebui efectuată într-o celulă electrolitică.