Definícia redoxného procesu a intervenujúcich činiteľov

Candela Rocío Barbisan | jan. 2022
Chemický inžinier

Každý redoxný proces zahŕňa dve klasické reakcie: redukciu a oxidáciu. Pri redukcii je jeden druh schopný znížiť svoj oxidačný stav vďaka tomu, že je schopný prijímať elektróny od iného druhu. Pri oxidácii je druh schopný darovať elektróny a tým zvýšiť svoj oxidačný stav.

Na objasnenie problému sa pozrime na nasledujúci príklad:

č_(s) → Na+_(ac)+1e^-

Cl_{2 g)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Pozorujeme dve reakcie, prvá je oxidačná reakcia, kde sodík zvyšuje svoj oxidačný stav a stáva sa nabitým druhom (katiónom) po strate elektrón. Namiesto toho molekulárny chlór znižuje svoj oxidačný stav získaním elektrónu. Každá z nich sa nazýva polovičné reakcie alebo polovičné reakcie, pretože úplná reakcia nastane, keď sa obe vyskytnú súčasne a mala by byť nasledovná:

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

Oxidačné a redukčné činidlá

Existujú dva intervenujúce činidlá, ktoré sú zásadné v redoxnom procese: oxidant a redukčné činidlo. Druh, ktorý je redukovaný, je schopný generovať oxidáciu iného druhu, preto sa nazýva oxidačné činidlo. Zatiaľ čo druh, ktorý je oxidovaný, je schopný podporiť redukciu iného druhu, z tohto dôvodu sa nazýva redukčné činidlo.

Ak vidíme vyššie uvedený prípad, sodík zvýšil svoj oxidačný stav z 0 na +1, takže sa oxidoval, potom je Na redukčné činidlo. V prípade Cl₂, bol redukovaný získavaním elektrónov, prešiel z oxidačného stavu 0 do -1, ide teda o oxidačné činidlo.

Tieto reakcie sa priemyselne využívajú v elektrochemických článkoch. V nich zadáte a elektrický prúd ktorý umožňuje tok elektrónov obvodom, a preto môže nastať redoxná reakcia. Ak je redoxná reakcia spontánna, potom to bunka nie je to nič iné ako kopa, akú poznáme z našich domovov. Ak teraz v bunke dôjde k redoxnému procesu, spontánnyto znamená, že prúd sa používa na vytvorenie reakcie v určitom smere, ktorej bunková jednotka je známa ako elektrolytická.

Toto nás robí myslieť si že je potrebné chápať redoxné procesy komplexne. Preto budeme študovať, aká je jeho spontánnosť. Keď k reakcii dôjde prirodzene, bez potreby vytvorenia určitého prúdu potrebného na jej uskutočnenie, redoxný proces je spontánny. To je prípad nasledujúceho procesu:

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

V tomto prípade, ak list z kov tuhá meď vo vnútri a Riešenie obsahujúce ióny Ag+ (katióny striebra), po dosiahnutí Zostatokbolo pozorované, že medený plech má na svojom povrchu belavý povlak, produkt tuhého striebra.

Keď to pozorujeme, pochopíme, že Ag⁺ (katión striebra) sa redukuje na pevné striebro, preto je oxidačným činidlom. Pevná meď je redukčné činidlo, ktoré oxiduje na druhy Cu+, ktoré sa nachádzajú v roztoku. Potom s postupom času klesá prítomnosť katiónov striebra v roztoku a zvyšuje sa koncentrácia katiónov Cu+2. K tomu dochádza v tomto zmysle, pretože došlo k spontánnemu redoxnému procesu.

Teraz, ak do rovnakého medeného plechu experimentovať predtým ho ponoríme do roztoku, ktorý obsahuje ióny zinku (namiesto iónov striebra), nebudeme pozorovať pevné usadeniny na medenom plechu a koncentrácie iónov Cu⁺² v roztoku a Zn⁺² v riešení sa nelíšia. Na to, aby reakcia prebehla v tomto smere, je totiž potrebný určitý prúd cirkulujúci cez elektrochemický článok.

Ak zhrnieme vyššie uvedené prípady, reakcia medzi Cu a Ag⁺ sa môže uskutočniť v článku, zatiaľ čo reakcia medzi Cu a Zn⁺² na výrobu pevného zinku by sa mala uskutočniť v elektrolytickom článku.