- Redoks tepkimeleri nelerdir?
- Redoks reaksiyonlarının özellikleri
- Redoks reaksiyonlarının türleri
- Redoks reaksiyonlarına örnekler
- Endüstriyel uygulamalar
Redoks reaksiyonlarının ne olduğunu, var olan çeşitlerini, uygulamalarını, özelliklerini ve redoks reaksiyonlarının örneklerini açıklıyoruz.
Redoks tepkimelerinde bir molekül elektron kaybederken diğeri onları alır.Redoks tepkimeleri nelerdir?
İçinde Kimya, bir değişiminin olduğu kimyasal reaksiyonlara redoks reaksiyonları, oksit-indirgenme reaksiyonları veya indirgeme-oksidasyon reaksiyonları olarak bilinir. elektronlar atomlar arasında veya moleküller dahil olmuş.
Bu değişim, durum değişikliğine yansır. oksidasyon reaktifler. Elektron veren reaktan oksidasyona, elektron alan reaktan ise redüksiyona uğrar.
Oksidasyon durumu, bir kimyasal elementin atomunun bir elementin parçası olduğunda verdiği veya kabul ettiği elektron miktarını gösterir. Kimyasal reaksiyon. Ayrıca sözde olarak yorumlanabilir. elektrik şarjı belirli bir atomun diğer atomlarla olan tüm bağları tamamen iyonik olsaydı sahip olacağı. Oksidasyon numarası olarak da adlandırılır veya Valensiya.
Oksidasyon durumu şu şekilde ifade edilir: tam sayılar, nötr elementler için oksidasyon durumu sıfırdır. Böylece atomun cinsine ve katıldığı reaksiyona bağlı olarak pozitif veya negatif değerler alabilir. Öte yandan, bazı atomlar Dahil oldukları reaksiyona bağlı olarak değişken oksidasyon durumları vardır.
Bir atomdaki her bir atomun durumunu veya oksidasyon numarasını doğru bir şekilde nasıl belirleyeceğinizi bilin. kimyasal bileşik Redoks reaksiyonlarını anlamak ve analiz etmek önemlidir. Değerlerini hesaplamanıza izin veren belirli kurallar vardır:
- Nötr elementlerin veya moleküllerin oksidasyon sayısı sıfırdır. Örneğin: katı metaller (Fe, Cu, Zn…), moleküller (O2, N2, F2).
- bu iyonlar Tek bir atomun bileşiklerinin oksidasyon sayıları yüklerine eşittir. Örneğin: Na +, Li +, Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cl–.
- Flor, var olan en elektronegatif element olduğu için her zaman -1 oksidasyon durumuna sahiptir (F–).
- Hidrojen, oksidasyon numarası -1 (H–) olan metal hidritler (potasyum hidrit, KH) hariç olmak üzere her zaman +1 (H +) oksidasyon numarasına sahiptir.
- Oksijen, birkaç istisna dışında oksidasyon numarası -2'ye sahiptir:
- Flor ile bileşikler oluşturduğunda 2+ oksidasyon numarasına sahiptir. Örneğin: oksijen diflorür (OF2).
- Peroksit oluşturduğunda -1 (O22-) oksidasyon numarasına sahiptir. Örneğin: hidrojen peroksit (H2O2), sodyum peroksit (Na2O2).
- Süperoksit oluşturduğunda oksidasyon numarası -½ (O2–) olur. Örneğin: potasyum süperoksit (KO2).
- Nötr bir bileşik oluşturan atomların yükseltgenme sayılarının cebirsel toplamı sıfırdır.
- Çok atomlu bir iyonu oluşturan atomların yükseltgenme sayılarının cebirsel toplamı, iyon üzerindeki yüke eşittir. Örneğin: sülfat anyonu (SO42-), her biri bileşikteki her bir atomun miktarı ile çarpılan kükürt ve oksijenin oksidasyon sayılarının toplamına eşit olan -2 oksidasyon numarasına sahiptir, bu durumda bir tane vardır. kükürt atomu ve dört oksijen atomu.
- Bazılarının oksidasyon sayıları kimyasal elementler parçası oldukları nötr bileşiğe veya iyona bağlı olarak değişebilirler. Daha sonra, bir bileşikteki bir atomun oksidasyon numarasını aşağıdaki gibi hesaplamak mümkündür:
Neresi Hayır() oksidasyon numarası anlamına gelir ve kimyasal element parantez içinde bulunur.
Bu şekilde, her redoks reaksiyonunda, biri elektron veren ve diğeri onları kabul eden iki tür reaktan vardır:
- Oksitleyici bir ajan. Elektronları yakalayan atomdur. Bu anlamda ilk oksidasyon durumu azalır ve bir azalma yaşanır. Bu şekilde elektron alarak negatif elektrik yükünü arttırır.
- Bir indirgeyici ajan. Elektronları bırakan ve oksidasyona uğrayan ilk oksidasyon durumunu artıran atomdur. Bu şekilde elektron vererek pozitif elektrik yükünü arttırır.
Bazı kimyasallar aynı anda hem oksitlenebilir hem de indirgenebilir. Bu elementlere amfolitler denir ve bunun gerçekleştiği sürece amfolizasyon denir.
Redoks reaksiyonları, dünyadaki en yaygın kimyasal reaksiyonlardan biridir. Evrensüreçlerinin bir parçası oldukları için fotosentez içinde bitkiler ve nefes almak sürekliliğini sağlayan hayvanlarda hayat.
Redoks reaksiyonlarının özellikleri
Redoks reaksiyonları her gün etrafımızdadır. oksidasyonu metaller, yanma mutfaktaki gazın veya hatta elde etmek için glikozun oksidasyonunun ATP vücudumuzda bazı örnekler vardır.
Çoğu durumda, redoks reaksiyonları önemli miktarda serbest bırakır. Enerji.
Genel olarak, her redoks reaksiyonu iki aşamadan veya yarı reaksiyondan oluşur. Yarı reaksiyonlardan birinde oksidasyon meydana gelir (reaktan oksitlenir) ve diğerinde indirgeme meydana gelir (reaktan indirgenir).
Tüm yarı tepkimelerin cebirsel olarak birleştirilmesi sonucu elde edilen toplam redoks tepkimesi genellikle “küresel tepkime” olarak adlandırılır. Yarı tepkimeler cebirsel olarak birleştirildiğinde, hem kütlenin hem de yükün ayarlanması gerektiğine dikkat etmek önemlidir. Yani yükseltgenme sırasında açığa çıkan elektronların sayısı, indirgeme sırasında kazanılan elektronların sayısıyla aynı olmalı ve her bir reaktantın kütlesi, her ürünün kütlesine eşit olmalıdır.
Örneğin:
- İndirgeme yarı reaksiyonu. azaltılması bakır iki elektronu yakalayarak. Oksidasyon durumunu azaltır.
- Oksidasyon yarı reaksiyonu. İki elektron kaybederek demir oksidasyonu. Oksidasyon durumunu arttırır.
Küresel tepki:
Redoks reaksiyonlarının türleri
Yanma reaksiyonları (redoks reaksiyonları) hareket yaratabilecek enerjiyi serbest bırakır.Farklı özelliklere sahip farklı redoks reaksiyonları vardır. En yaygın türler şunlardır:
- Yanma. Yanma şeklinde önemli miktarda enerji açığa çıkaran redoks kimyasal reaksiyonlarıdır. sıcaklık Y ışık. Bu reaksiyonlar, çok fazla enerji veren hızlı oksidasyonlardır. Serbest bırakılan enerji, araba motorlarında hareket oluşturmak için kontrollü bir şekilde kullanılabilir. denilen bir eleman oksitleyici (yakıta indirgenir ve oksitlenir) ve bir yakıt elemanı (oksitlenir ve oksitleyiciye indirgenir). Bazı yakıt örnekleri, benzin ve mutfaklarımızda kullandığımız gazdır, en iyi bilinen oksitleyici ise gaz halindeki oksijendir (O2).
- Oksidasyon metallerin. Yanmaya göre daha yavaş reaksiyonlardır. Genellikle belirli malzemelerin, özellikle metalik olanların, üzerlerindeki oksijenin etkisiyle bozunması olarak tanımlanırlar. Çevreden gelen tuzların reaksiyonu hızlandırdığı (katalize ettiği) özellikle kıyı popülasyonlarında dünya çapında bilinen ve günlük bir olgudur. Bu yüzden bir araba bizi sahile götürdükten sonra tüm tuzlu su izlerinden temizlenmelidir.
- orantısızlık. Dismutasyon reaksiyonları olarak da bilinirler, aynı anda indirgenen ve oksitlenen tek bir reaktif sunarlar. Bunun tipik bir örneği, hidrojen peroksitin (H2O2) bozunmasıdır.
- Basit kaydırma. Ayrıca "basit ikame reaksiyonları" olarak da adlandırılırlar, iki element aynı bileşik içinde ilgili yerlerini değiştirdiğinde meydana gelirler. Yani, bir element formüldeki tam yerinde diğerinin yerini alır ve ilgili elektrik yüklerini uygun şekilde diğer atomlarla dengeler. Örnek olarak, bir asitte bir metal hidrojenin yerini aldığında ve tuzlar oluştuğunda, olduğu gibi ne olur? piller bir cihazın bozulması.
Redoks reaksiyonlarına örnekler
Redoks reaksiyonlarının örnekleri çok fazladır. Daha önce açıklanan türlerin her birine bir örnek vermeye çalışacağız:
- Oktanın yanması. oktan bir hidrokarbon arabalarımızın motorunu çalıştırmak için kullanılan benzin bileşeni. Oktan oksijen ile reaksiyona girdiğinde, oktan oksitlenir ve oksijen azalır, bu reaksiyon sonucunda büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu açığa çıkan enerji, motorda iş üretmek için kullanılır, ayrıca süreçte karbondioksit ve su buharı üretir. Bu reaksiyonu temsil eden denklem şudur:
- Hidrojen peroksitin ayrışması. Hidrojen peroksitin kendisini oluşturan elementlere, suya ve oksijene parçalandığı bir dismutasyon reaksiyonudur. Bu reaksiyonda oksijen, oksidasyon sayısı -1'den (H2O2) -2'ye (H2O) düşürülerek indirgenir ve oksidasyon sayısı -1'den (H2O2) 0 (O2)'ye yükseltilerek oksitlenir.
- Gümüşün bakırla yer değiştirmesi. Bu bir tepkidir yer değiştirme bir gümüş nitrat çözeltisine bir metalik bakır parçası batırarak nasıl olduğunu görebileceğiniz basit, renk çözelti maviye döner ve bakır parçasının üzerine ince bir metalik gümüş tabakası çöker. Bu durumda, metalik bakırın (Cu) bir kısmı, çözeltisi güzel bir mavi renge sahip olan bakır (II) nitratın (Cu (NO3) 2) bir parçası olarak Cu2 + iyonuna dönüştürülür. Öte yandan, gümüş nitratın (AgNO3) bir parçası olan Ag + katyonunun bir kısmı, biriken metalik gümüşe (Ag) dönüştürülür.
- Çinkonun seyreltik hidroklorik asit ile reaksiyonu. HCl (aq) içindeki hidrojenin bir tuz oluşturmak üzere çinko ile yer değiştirdiği basit bir yer değiştirme reaksiyonudur.
- Demir oksidasyonu. Metalik demir, oksijen ile temas ettiğinde oksitlenir. hava. Bu, günlük yaşamda, demir nesnelerin uzun süre havaya maruz kaldığında kahverengi bir pas tabakası oluşturduğunda görülür. Bu reaksiyonda oksidasyon durumu 0 olan metalik demir (Fe) Fe3+'a dönüşür, yani oksidasyon durumu artar (oksitlenir). Bu nedenle sezgisel veya halk dilinde şöyle söylenir: demir paslanır.
Endüstriyel uygulamalar
Redoks reaksiyonlarının endüstriyel uygulamaları sonsuzdur. Örneğin, yanma reaksiyonları üretim için idealdir. Görev üretmeye hizmet eden hareket üretmek için enerji santrallerinde kullanılan büyük motorlarda elektrik.
İşlem yanmadan oluşur fosil yakıtlar ısı almak ve üretmek için Su buharı bir kazanda, bu buhar büyük motorları veya türbinleri çalıştırmak için kullanılır. Öte yandan, bizim arabalarımız gibi fosil yakıt kullanan motorlu taşıtların motorunu çalıştırmak için de yanma reaksiyonları kullanılmaktadır.
Öte yandan, ikame ve yer değiştirme redoks reaksiyonları, belirli elementleri saflık durumunda genellikle görülmeyen bir saflık durumunda elde etmek için faydalıdır. Doğa. Örneğin, gümüş oldukça reaktiftir. Mineral toprak altında saf olarak bulunması nadir olmakla birlikte, bir redoks reaksiyonu yoluyla yüksek derecede saflık elde edilebilir. Aynı şey tuzları ve diğerlerini elde etmeye gelince de olur. Bileşikler.