Ha ezt az üzenetet látod, az annak a jele, hogy külső anyagok nem töltődnek be hibátlanul a honlapunkra.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Fő tartalom

Redoxireakciók

Mit jelent az, hogy redoxireakció?

A növények egy redoxifolyamat, a fotoszintézis segítségével nyernek energiát a napsugárzásból. Kép forrása: [Eschtar M.],(https://pixabay.com/photos/green-photosynthesis-leaves-tree-2868920/) Pixabay, Pixabay Licence.
A redoxireakció olyan reakció, amelyben elektron megy át az egyik kémiai részecskéről (atomról, ionról, molekuláról) a másikra. A környezetünkben mindenfelé előfordulnak redoxireakciók: az üzemanyagok égetése, a fémek korróziója, de még a fotoszintézis és a sejtlégzés folyamatai is tartalmaznak oxidációt és redukciót. A következőkben példaként mutatunk néhány gyakori redoxireakciót.
CHA4(g)+2OA2(g)COA2(g)+2HA2O(g)(a metán égése)
2Cu(s)+OA2(g)2CuO(s)(a réz oxidációja)
6COA2(g)+6HA2O(l)CA6HA12OA6(s)+6OA2(g)(fotoszintézis)
A redoxireakció során egy vagy több anyag oxidálódik, azaz elektront veszít, míg egy vagy több másik anyag redukálódik, azaz elektront vesz fel. Példaként nézzük meg a vas és oxigén reakcióját, melyben rozsda keletkezik:
4Fe(s)+3OA2(g)2FeA2OA3(s)(a vas rozsdásodása)
Ebben a reakcióban a semleges Fe-atom elektronokat veszít, és FeA3+-ionokká alakul, a semleges OA2-molekula pedig elektronokat vesz fel, és OA2-ionokat alkot. Más szóval: a vas oxidálódik és az oxigén redukálódik. Fontos, hogy az oxidáció és redukció nem csak fémek és nemfémek között történhet meg. Elektronátmenet előfordul nemfémes anyagok között is, ahogy a fenti példák közül a metán égése és a fotoszintézis is mutatta.

Oxidációs számok

Hogyan dönthetjük el, hogy egy adott reakció redoxireakció-e? Egyes esetekben ránézésre meg tudjuk mondani. Például a rozsdaképződésről egyszerűen megállapíthatjuk azzal, ha észrevesszük, hogy elemekből (Fe és OA2) ionok (FeA3+ and OA2) keletkeztek. Más esetekben ez nem mindig látható ilyen jól, különösen ha a kérdéses reakcióban csak nemfémes anyagok szerepelnek.
Az ilyen kevésbé egyértelmű reakciók azonosíthatósága miatt vezették be a vegyészek az oxidációs szám fogalmát. Egy atom oxidációs száma (más szóval oxidációs állapota) az az elképzelt töltés, amely akkor lenne az atomon, ha minden kötése teljes mértékben ionos volna. Az atomok oxidációs számát a következő szabályok alapján határozhatjuk meg:
  1. Elemi állapotban minden atom oxidációs száma 0. Például a ClA2 minden Cl-atomjának az oxidációs száma 0. Ugyanez igaz a H-atomokra a HA2-ben, a S-atomokra az SA8-molekulában, és így tovább.
  2. Egyatomos ionok oxidációs száma megegyezik a töltésükkel. A CuA2+ oxidációs száma például +2, a BrA oxidációs száma pedig 1.
  3. Vegyületekben az alkálifémek (I.A csoport) oxidációs száma mindig +1, míg az alkáliföldfémeké (II.A csoport) mindig +2.
  4. A fluor oxidációs száma minden vegyületében 1.
  5. A hidrogén oxidációs száma a legtöbb vegyületében +1. Kivételek leginkább a fémekkel alkotott vegyületeik, pl. NaH vagy LiAlHA4. Ezekben a vegyületekben a hidrogén oxidációs száma 1.
  6. Az oxigén oxidációs száma a legtöbb vegyületében 2. A legfontosabb kivételt a peroxidok jelentik (olyan vegyületek, melyekben OA2A2 van), ahol az oxigén oxidációs száma 1. Gyakori peroxid pl. a HA2OA2 és a NaA2OA2.
  7. A többi halogén (Cl, Br, I) oxidációs száma vegyületeikben 1, kivéve, ha oxigénnel vagy fluorral (vagy esetleg egymással) alkotnak vegyületet. Például a Cl oxidációs száma a ClOA4A-ionban +7 (mivel az O oxidációs száma 2, az ion töltése pedig 1).
  8. Az atomok oxidációs számainak összege egy semleges vegyületben nulla, többatomos ionokban pedig az ion töltésével azonos. Például a NOA3A-ionban minden O-atom oxidációs száma 2 (ez összesen 23=6). Mivel az ion töltése 1, a N-atom oxidációs száma +5.
Jegyezzük meg, hogy az oxidációs számok előjelét (+ vagy ) a szám elé írjuk, ellentétben az ionok töltésével, amit a szám után. Most pedig nézzünk meg néhány példát az oxidációs számok meghatározására!

1. példa: Oxidációs számok meghatározása

Mekkora az egyes atomok oxidációs száma az alábbi vegyületekben: (a) SFA6, (b) HA3POA4, (c) IOA3A?
Az oxidációs számok meghatározásához alkalmazzuk a fenti alapelveket!
(a) Tudjuk, hogy a F oxidációs száma 1 (4. szabály). Mivel a hat F-atom oxidációs számának összege 6, és a SFA6 egy semleges vegyület, a S oxidációs számának +6-nak kell lennie:
SF6+61
(b) A H oxidációs száma +1 (5. szabály), az O-atomé 2 (6. szabály). Ezeknek az összege 3(+1)+4(2)=5. Mivel a HA3POA4 semleges, a P oxidációs száma csak +5 lehet:
H3PO4+1+52
(c) Az O oxidációs száma 2 (6. szabály), így a három O-atomé összesen 6. Mivel a IOA3A töltése 1, a I oxidációs száma csak +5 lehet:
IO3+52
Ellenőrzés: Mekkora az oxidációs száma a COA3A2 szénatomjának?

Redoxireakciók felismerése

Hogyan használhatjuk az oxidációs számokat a redoxireakciók azonosítására? Nézzük ehhez ismét a vas és oxigén reakcióját, ezúttal oxidációs számokat is rendelve minden atomhoz!
4Fe(sz)+3OA2(g)2FeA2OA3(sz)00+32
Figyeljük meg, hogy a vas (amelyről eleve tudjuk, hogy oxidálódik) oxidációs száma 0-ról +3-ra változik! Az oxigéné (amelyről tudjuk, hogy redukálódik) 0-ról 2-re változik. Ebből megállapíthatjuk, hogy oxidáció során az oxidációs szám , míg redukció során csökken.
Tehát a redoxireakciót azonosíthatjuk a reakció során bekövetkező oxidációsszám-változásokat figyelembe véve. Vizsgáljuk meg ezt részletesebben a következő példán keresztül!

2. példa: Oxidációs számok használata az oxidáció és redukció azonosításához

Vizsgáljuk meg a következő reakciót:
4NHA3(g)+5OA2(g)4NO(g)+6HA2O(g)
Ez redoxireakció? Ha igen, melyik elem oxidálódik és melyik redukálódik?
Mivel ez egy redoxireakciókról szóló tananyag, valószínűleg igen, de bizonyítsuk is ezt be; rendeljünk hozzá oxidációs számot minden elemhez az egyenletben!
4NHA3(g)+5OA2(g)4NO(g)+6HA2O(g)3+10+22+12
A N és az O oxidációs száma nem azonos az egyenlet két oldalán, így ez biztosan redoxireakció. A N oxidációs száma 3-ról +2-re nő, ami azt jelenti, hogy a N elektronokat veszít, tehát oxidálódik a reakció során. Az O oxidációs száma 0-ról 2-re csökken, ami azt jelenti, hogy az O elektronokat vesz fel, tehát redukálódik a reakció során.

Összefoglalás

A vanádium leggyakoribb oxidációs számai (balról jobbra): +5 (sárga), +4 (kék), +3 (zöld), +2 (lila). Kép forrása: "Vanadium oxidation states" W. Oelen, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.
A redoxireakciók olyan reakciók, melyekben elektron megy át egyik részecskéről a másikra. Amelyik részecske elektront veszít, az oxidálódik, amelyik pedig felvesz elektront, az redukálódik. A redoxireakciókat azonosíthatjuk az oxidációs számok segítségével, melyeket azzal a feltételezéssel rendelünk az atomokhoz, mintha az atomok között minden kötés ionos lenne. Ha az oxidációs szám a reakció során nő, akkor oxidáció történik, ha csökken, akkor pedig redukció.

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.