5.2 Sljedeća jedinica Galvanski članci i elektrodni potencijal
5.1

Redoks-reakcije

Moći ću:
  • odrediti oksidacijski broj u zadanome primjeru
  • povezati pojmove oksidacije i redukcije s promjenom oksidacijskoga broja
  • riješiti jednadžbe redoks-reakcija u vodenim otopinama

Uvod

Redoks reakcije su reakcije u kojima se istovremeno zbivaju reakcije oksidacije i redukcije.
U redoks reakcijama dolazi do prijelaza elektrona s jedne vrste jedinke na drugu.

Redoks reakcije

Uvod

Redoks-reakcije su reakcije u kojima se istovremeno zbivaju reakcije oksidacije i redukcije. U redoks-reakcijama dolazi do prijelaza elektrona s jedne vrste jedinke na drugu.

Redoks-reakcije

Reakcijom aluminija (Al) i joda ( \ce{I2} ) nastaje aluminijev jodid ( \ce{AlI3} ).

Jednadžba kemijske reakcije:

\ce{2Al(s) + 3I2(s) -> 2AlI3(s)}

Aluminijev jodid ( \ce{AlI3} ) je ionski spoj izgrađen od aluminijevih iona, \ce{Al^{3+}} i jodidnih iona, \ce{I–} .

Atom aluminija ( \ce{Al} ) u reakciji otpušta 3 elektrona, oksidira se.
Molekula joda ( \ce{I2} ) u reakciji prima 2 elektrona, reducira se.

oksidacija: \ce{Al -> Al^{3+} + 3e-}
redukcija: \ce{I2 + 2e- -> 2I-}

Jednadžbe kemijskih reakcija oksidacije i redukcije nazivaju se parcijalne jednadžbe.

U navedenoj reakciji jod ( \ce{I2} ) je oksidirao aluminij ( \ce{Al} ).
Stoga, jod ( \ce{I2} ) je oksidacijsko sredstvo ili oksidans.
Aluminij ( \ce{Al} ) u istoj reakciji reducirao jod ( \ce{I2} ), aluminij ( \ce{Al} ) je redukcijsko sredstvo ili reducens.
Kemijska reakcija sinteze aluminijeva jodida ( \ce{AlI3} ) primjer je redoks – reakcije.
U redoks – reakcijama redukcija i oksidacija teku istovremeno.

Reakcijom aluminija i joda nastaje aluminijev jodid.

Jednadžba kemijske reakcije:

\ce{2Al(s) + 3I2(s) -> 2AlI3(s)}

Aluminijev jodid je ionski spoj izgrađen od aluminijevih iona, \ce{Al^{3+}} i jodidnih iona \ce{I^{–}} .

Atom aluminija u reakciji otpušta 3 elektrona, oksidira se dok molekula joda prima 2 elektrona, reducira se.

oksidacija: \ce{Al -> Al^{3+} + 3e-}
redukcija: \ce{I2 + 2e- -> 2I-}

Jednadžbe kemijskih reakcija oksidacije i redukcije nazivaju se parcijalne jednadžbe.

U navedenoj reakciji jod je oksidirao aluminij pa je jod oksidacijsko sredstvo ili oksidans, a aluminij je reducirao jod pa je aluminij redukcijsko sredstvo ili reducens.

Kemijska reakcija sinteze aluminijeva jodida primjer je redoks-reakcije.

U redoks-reakcijama redukcija i oksidacija teku istovremeno.

Oksidacijski broj

Kako bi se olakšalo izjednačavanje jednadžbi redoks – reakcija uveden je oksidacijski broj.
Oksidacijski broj je stupanj oksidacije nekog atoma.
Prikazuje se kao rimski broj iznad simbola elementa.
On može biti:

  1. pozitivan (+) ,
  2. negativan (-),
  3. nula (0).

Ako je oksidacijski broj:

  • pozitivan (+), predznak se ne piše
  • negativan (–), piše se predznak “–” ispred  oksidacijskog broja
  • nula (0), koja nije rimski broj, piše se arapskom  znamenkom.

Pravila za određivanje oksidacijskog broja

Oksidacijski broj može se odrediti za svaki atom u formuli spoja ako se pridržavamo određenih pravila.

Oksidacijski broj

Kako bi se olakšalo izjednačavanje jednadžbi redoks-reakcija uveden je oksidacijski broj.

Oksidacijski broj je stupanj oksidacije nekog atoma, a prikazuje se kao rimski broj iznad simbola elementa. On može biti pozitivan, negativan ili nula.

Ako je oksidacijski broj:
• pozitivan, predznak se ne piše
• negativan, piše se predznak “–” ispred oksidacijskog broja
• nula, koja nije rimski broj, piše se arapskom znamenkom.

Pravila za određivanje oksidacijskog broja

Oksidacijski broj može se odrediti za svaki atom u formuli spoja ako se pridržavamo određenih pravila.

Tablica 1. Pravila za određivanje oksidacijskog broja
1. Oksidacijski broj atoma elementarnih tvari je 0.   \overset{0}{\ce{K}} , \overset{0}{\ce{Ca}} , \overset{0}{\ce{Fe}} ,\overset{0}{\ce{O}}_2 , \overset{0}{\ce{P}}_4 , \overset{0}{\ce{Br}}_2
2. Oksidacijski broj  atoma vodika je I u svim spojevima osim u metalnim hidridima, gdje je –I.   \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}\ce{Br} , \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}_2\ce{SO4} , \ce{Na}\overset{-\textrm{I}}{\ce{H}} , \ce{Ca}\overset{-\textrm{I}}{\ce{H}}_2
3. Atom kisika ima u svim spojevima oksidacijski broj –II, osim u peroksidima, gdje ima
–I, a u superoksidima – \frac{\textrm{I}}{\textrm{II}} .		   \ce{H2}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}} , \ce{Mg}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}} , \ce{H2}\overset{-\textrm{I}}{\ce{O}}_2 , \ce{Na2}\overset{-\textrm{I}}{\ce{O2}} , \ce{K}\overset{-\frac{\textrm{I}}{\textrm{II}}}{\ce{O}}_2
4. Oksidacijski broj atoma elemenata 1. skupine u spojevima je I, a atoma elemenata 2. skupine je II. \overset{\textrm{I}}{\ce{K}}\ce{Cl} , \overset{\textrm{I}}{\ce{Na}}_2\ce{SO4}

\overset{\textrm{II}}{\ce{Ca}}\ce{Cl2} , \overset{\textrm{II}}{\ce{Sr}}\ce{Br2}

5. Zbroj oksidacijskih brojeva  atoma u molekuli ili formulskoj jedinki jednak je nuli. Atomima vodika i kisika odredi se oksidacijski broj prema pravilima, a sa X označi se oksidacijski broj atoma dušika u molekuli. Oksidacijski broj atoma dušika u dušičnoj kiselini je V.   \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}\overset{\textrm{x}}{\ce{N}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_3

 

(+1) + x + 3\cdot(–2) = 0

(+1) + (–6) + x = 0

x = 5

6. U jednoatomnim ionima oksidacijski je broj atoma jednak nabojnom broju iona. U poliatomnim ionima zbroj oksidacijskih brojeva atoma jednak je nabojnom broju iona.   \overset{\textrm{I}}{\ce{Rb}}{^+} , \overset{\textrm{II}}{\textrm{Sr}} {^{2+}} , \overset{-\textrm{I}}{\ce{Br}} {^-} , \overset{-\textrm{II}}{\ce{S}} {^{2-}}

 

\overset{\textrm{V}}{\ce{N}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_3{^-} , \overset{\ce{VI}}{\ce{S}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_4 {^{2-}} , \overset{\textrm{V}}{\ce{P}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_4 {^{3-}}

Određivanje oksidacijskih brojeva atoma ugljika u molekuli etanske kiseline

Oksidacijski broj atoma ugljika (C) treba odrediti za svaki ugljikov atom posebno, tako da napišemo strukturnu formulu molekule.

Određivanje oksidacijskih brojeva atoma ugljika u  molekuli etanske kiseline

Oksidacijski broj atoma ugljika treba odrediti za svaki ugljikov atom posebno, tako da napišemo strukturnu formulu molekule.

U organskim spojevima oksidacijski broj atoma ugljika ( \ce{C} ) se određuje tako da se ugljiku ( \ce{C} ) za svaku vezu sa elektropozitivnijim (atom vodika) pridoda -1.

Za svaku vezu s elektronegativnijim atomom (atom kisika) ugljiku (C) se pridoda +1.

Međusobno povezanim ugljikovim ( \ce{C} ) atomima napišemo nulu (0) jer između istovrsnih atoma nema razlika u elektronegativnosti.

U organskim spojevima oksidacijski broj atoma ugljika se određuje tako da se atomu ugljiku za svaku vezu s elektropozitivnijim atomom (atom vodika) pridoda –1 a za svaku vezu s elektronegativnijim atomom (atom kisika) pridoda +1. Međusobno povezanim ugljikovim atomima napišemo nulu jer između istovrsnih atoma nema razlika u elektronegativnosti.

Fotografija prikazuje molekulu octene kiseline u kojoj su pojedinini atomi označeni svojim pripadajućim simbolima. Fotografija prikazuje kako odrediti oksidacijski broj atoma unutar molekule. Pored svakog atoma vodika, ugljika i kisika stoji brojka koja označuje njegovo pripadajuće oksidacijsko stanje. Ugljik je obzirom na vodik nabijen s -1, prema drugom ugljiku 0, a prema kisiku s +1.

Prema tome oksidacijski brojevi atoma ugljika (C) u molekuli etanske kiseline (CH3COOH) su –III i III.

Prema tome oksidacijski brojevi atoma ugljika u molekuli etanske kiseline su –III i III.

Fotografija prikazuje model octene kiseline na kojoj su atomi ugljika obilježeni s pripadajućim ukupnim odsidacijskim stanjem -3 odnosno +3.

Promjena oksidacijskih brojeva atoma ugljika (C) oksidacijom etanola (C2H5OH) u etansku kiselinu (CH3COOH).

Promjena oksidacijskih brojeva atoma ugljika oksidacijom etanola u etansku kiselinu

Oksidacijom etanola ( \ce{C2H5OH} ) u etanal, oksidacijski broj ugljika ( \ce{C} ) mijenja se od   -I na I.

Oksidacijom etanala u etansku kiselinu ( \ce{CH3COOH} ) oksidacijski broj ugljika ( \ce{C} ) mijenja se od I na III.

 

Oksidacijom etanola u etanal oksidacijski broj atoma ugljika mijenja se od –I na I, a oksidacijom etanala u etansku kiselinu od I na III.

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Odredite oksidacijski broj atoma kroma ( \ce{Cr} ) u formulskim jedinkama navedenih spojeva:

\ce{K2Cr2O7}


\ce{K2Cr2O4}

\ce{Cr2O3}

\ce{Cr(OH)2}

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Odredite oksidacijski broj atoma sumpora (S) u navedenim spojevima:

\ce{K2SO4}


\ce{ZnSO3}

\ce{H2S}

\ce{FeS2}

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Odredite oksidacijske brojeve atoma u formulama navedenih spojeva:

\ce{Al2(SO4)3}
Al

S
O

 

\ce{ZnCO3}
Zn

C
O

 

\ce{NaIO3}
Na

I
O

 

\ce{Mg3N2}
Mg

N

Određivanje oksidacijskih brojeva dostupno je i na izvoru 1.

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Odredite oksidacijski broj atoma kroma u formulskim jedinkama navedenih spojeva:

\ce{K2Cr2O7}
\ce{K2Cr2O4}
\ce{Cr2O3}
\ce{Cr(OH)2}
Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Odredite oksidacijski broj atoma sumpora u navedenim spojevima:

\ce{K2SO4}
\ce{ZnSO3}
\ce{H2S}
\ce{FeS2}
Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Odredite oksidacijske brojeve atoma u formulskim jedinkama navedenih spojeva:

\ce{Al2(SO4)3}

Al
S

O

 

\ce{ZnCO3}

Zn
C

O

 

\ce{NaIO3}

Na
I

O

 

\ce{Mg3N2}

Mg
N

Određivanje oksidacijskih brojeva dostupno je i na izvoru 1.

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Pisanje jednadžbi redoks reakcija

U reakciji cinka ( \ce{Zn} ) i klorovodične kiseline
( \ce{HCl} ) nastaju cinkov klorid ( \ce{ZnCl2)} i vodik ( \ce{H2} ).

 

Pisanje jednadžbi redoks-reakcija

U reakciji cinka i klorovodične kiseline nastaju cinkov klorid i vodik.

Da bismo odredili stehiometrijske koeficijente u jednadžbi redoks – reakcije, valja se pridržavati određenih pravila:

  1. Napisati reaktante  i produkte reakcije.
    \ce{\overset{\textrm{0}}{\ce{Zn}}(s) + \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}\overset{\textrm{-I}}{\ce{Cl}}(\textrm{aq}) -> \overset{\textrm{II}}{\ce{Zn}}\overset{\textrm{-I}}{\ce{Cl}}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{0}}{\ce{H}}_2}
  2. Odrediti oksidacijske brojeve svih sudionika u reakciji.
  3. Napisati jednadžbu u ionskom obliku.
    Napisati samo oksidacijske brojeve koji se tijekom reakcije mijenjaju.
    \ce{\overset{\textrm{0}}{\ce{Zn}}(s) + \overset{+\textrm{I}}{\ce{H}}(aq) + \ce{Cl^-}(aq) -> \overset{\textrm{II}}{\ce{Zn}}{^{2+}}(aq) + \ce{Cl^-}(aq) + \overset{\textrm{0}}{\ce{H}}_2}
  4. Na temelju promjene oksidacijskog broja odrediti koja se tvar oksidira, a koja tvar reducira.
    Napisati reakcije oksidacije i redukcije.
    Ako se oksidacijski broj atoma tvari koja sudjeluje u reakciji povećava, tvar se oksidira.
    Također, smanjuje li se oksidacijski broj atoma tvari, tvar se reducira.
    oksidacija: \ce{Zn -> Zn^{2+} + 2e-}
    redukcija: \ce{2H+ + 2e- -> H2}
  5. U reakcijama oksidacije i redukcije treba izjednačiti broj elektrona.
    U ovom je primjeru broj elektrona u reakciji oksidacije i redukcije  jednak (=).
  6. Parcijalne jednadžbe zbrojimo (+):
    ukupno:
    \ce{Zn + 2H+  -> Zn^{2+} + H2}

    Zbrajanjem (+) parcijalnih jednadžbi dobiju se koeficijenti u reakciji.
  7. Uravnotežena jednadžba kemijske reakcije je:
    \ce{Zn(s) + 2HCl(aq) -> ZnCl2(aq) + H2(g)}

Da bismo odredili stehiometrijske koeficijente u jednadžbi redoks-reakcije, valja se pridržavati određenih pravila:

1. Napisati reaktante i produkte reakcije te odrediti oksidacijske brojeve atoma svih sudionika u reakciji.

\ce{\overset{\textrm{0}}{\ce{Zn}}(s) + \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}\overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}(\textrm{aq}) -> \overset{\textrm{II}}{\ce{Zn}}\overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}_2(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{0}}{\ce{H}}_2}

 

2. Napisati jednadžbu u ionskom obliku i napisati samo oksidacijske brojeve koji se tijekom reakcije mijenjaju.

\ce{\overset{\textrm{0}}{\ce{Zn}}(s) + \overset{+\textrm{I}}{\ce{H}}(aq) + \ce{Cl^-}(\textrm{aq}) -> \overset{\textrm{II}}{\ce{Zn}}{^{2+}}(aq) + 2\ce{Cl^-}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{0}}{\ce{H}}_2}

 

3. Na temelju promjene oksidacijskog broja treba odrediti koja se tvar oksidira, a koja reducira i napisati jednadžbe reakcije oksidacije i redukcije. Ako se oksidacijski broj atoma u tvari koja sudjeluje u reakciji povećava tvar se oksidira i obratno, smanjuje li se oksidacijski broj atoma u tvari, tvar se reducira.

oksidacija: \ce{Zn -> Zn^{2+} + 2e-}

redukcija: \ce{2H+ + 2e- -> H2}

 

4. U reakcijama oksidacije i redukcije treba izjednačiti broj elektrona.
U ovom je primjeru broj elektrona u reakciji oksidacije i redukcije jednak.

 

5. Parcijalne jednadžbe zbrojimo:

ukupno:

\ce{Zn + 2H+  -> Zn^{2+} + H2}

Zbrajanjem parcijalnih jednadžbi dolazi se do koeficijenata u reakciji.

 

6. Uravnotežena jednadžba kemijske reakcije je:

\ce{Zn(s) + 2HCl(aq) -> ZnCl2(\textrm{aq}) + H2(\textrm{g})}

Redoks reakcija u kiseloj otopini

U redoks-reakcijama koje napreduju u kiselom mediju, prisutni su vodikovi, \ce{H+(aq)} , odnosno oksonijevi ioni, \ce{H3O+(aq)} .

Redoks-reakcija u kiseloj otopini

U redoks-reakcijama koje napreduju u kiseloj otopini, prisutni su vodikovi, \ce{H+(aq)} , odnosno oksonijevi ioni, \ce{H3O+(aq)} .

Riješeni primjer 1.

Reakcijom kalijeva permanganata ( \ce{KMnO4} ) i koncentrirane klorovodične kiseline (HCl) razvija se klor (Cl).

 

Korak 1

Napišu se reaktanti i produkti reakcije.

Odrede se oksidacijski brojevi svih sudionika u reakciji:

\ce{\overset{\textrm{I}}{\ce{K}}\overset{\textrm{VII}}{\ce{Mn}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_4(\textrm{s}) + \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}\overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}(\textrm{konc.}) -> \overset{\textrm{I}}{\ce{K}}\overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{II}}{\ce{Mn}} \overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}_2(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{0}}{\ce{Cl}}_2}(\textrm{g}) + \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}_2\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}(\textrm{l})

Korak 2

Napisati jednadžbu u ionskom obliku i oksidacijske brojeve koji se tijekom reakcije mijenjaju.

\ce{K+(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VII}}{\ce{Mn}}\ce{O4}^-(\textrm{aq}) + \ce{H+}(\textrm{aq}) + \overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}^-(\textrm{aq}) -> }

{\ce{->}\ce{K+(\textrm{aq})} + \ce{Cl^-}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{II}}{\ce{Mn}}{^{2+}}(\textrm{aq}) + 2\ce{Cl^-}(\textrm{aq}) + \overset{-\textrm{0}}{\ce{Cl}}_2(\textrm{g}) + \ce{H2O}(\textrm{l})}

Korak 3

Na temelju promjene oksidacijskog broja atoma odredi se koja se tvar oksidira, a koja reducira.

Napišu se jednadžbe oksidacije i redukcije.

Kad se reakcija odvija u kiseloj otopini, s lijeve strane treba dodati toliko vodikovih iona ( \ce{H+} ) koliko je potrebno da se atomi kisika ( \ce{O2>} ) vežu u vodu.

oksidacija: \ce{2Cl- -> Cl2 + 2e-}

redukcija: \ce{MnO4- + 5e- + 8H+ -> Mn^{2+} + 4H2O}

Korak 4

U svakoj redoks reakciji broj otpuštenih elektrona mora biti jednak (=) broju primljenih elektrona.

Da bismo izjednačili broj elektrona:

  1. prva se jednadžba pomnoži (∙) s 5
  2. druga se jednadžba pomnoži (∙) s 2

oksidacija: \ce{2Cl- -> Cl2 + 2e-}\quad / \cdot 5
redukcija: \ce{MnO4- + 5e- + 8H+ -> Mn^{2+} + 4H2O}\quad / \cdot 2

\ce{10Cl- -> 5Cl2 + 10e-}

\ce{2MnO4- + 10e- + 16H+ -> 2Mn^{2+} + 8H2O}

Korak 5

Parcijalne jednadžbe zbrojimo (+):

\ce{2MnO4- + 16H+ + 10Cl- -> 5Cl2 + 2Mn^{2+} + 8H2O }

Zbrajanjem (+) parcijalnih jednadžbi dobiju se koeficijenti u reakciji na temelju kojih se može napisati jednadžba kemijske reakcije.

Korak 6

Uravnotežena jednadžba kemijske reakcije je:

\ce{2KMnO4(s) + 16HCl(konc.) -> 2KCl(aq) + 2MnCl2(aq) + 5Cl2(g) + 8H2O} .

 

Napomena:

Pri zapisu uravnotežene jednadžbe kemijske reakcije potrebno je izjednačiti i brojeve atoma koji ne sudjeluju u redoks reakciji.

U riješenom primjeru 1. kalijevi ioni (K+) ne sudjeluju u redoks reakciji.

Samo dio kloridnih iona (Cl–) se oksidira.

Više o rješavanju redoks reakcija pogledajte na izvoru 2.

Riješeni primjer 1.

Reakcijom kalijeva permanganata i koncentrirane klorovodične kiseline razvija se klor. Napišite jednadžbu redoks-reakcije.

Korak 1.

Napišu se reaktanti i produkti reakcije i odrede se oksidacijski brojevi atoma svih sudionika u reakciji.


\ce{\overset{\textrm{I}}{\ce{K}}\overset{\textrm{VII}}{\ce{Mn}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_4(\textrm{s}) + \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}\overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}(\textrm{konc.})-> \overset{\textrm{I}}{\ce{K}}\overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{II}}{\ce{Mn}} \overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}_2(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{0}}{\ce{Cl}}_2}(\textrm{g}) + \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}_2\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}(\textrm{l})

Korak 2.

Napisati jednadžbu u ionskom obliku i oksidacijske brojeve atoma koji se tijekom reakcije mijenjaju.

\ce{K+(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VII}}{\ce{Mn}}\ce{O4}^-(\textrm{aq}) + \ce{H+}(\textrm{aq}) + \overset{-\textrm{I}}{\ce{Cl}}^-(\textrm{aq}) -> }

{\ce{->}\ce{K+(\textrm{aq})} + \ce{Cl^-}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{II}}{\ce{Mn}}{^{2+}}(\textrm{aq}) + 2\ce{Cl^-}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{0}}{\ce{Cl}}_2(\textrm{g}) + \ce{H2O}(\textrm{l})}

Korak 3.

Na temelju promjene oksidacijskog broja atoma odredi se koja se tvar oksidira, a koja reducira i napišu jednadžbe oksidacije i redukcije.

Kad se reakcija odvija u kiseloj otopini, s lijeve strane treba dodati toliko vodikovih iona koliko je potrebno da se atomi kisika vežu u vodu.


oksidacija: \ce{2Cl- -> Cl2 + 2e-}
redukcija: \ce{MnO4- + 5e- + 8H+ -> Mn^{2+} + 4H2O}

Korak 4.

U svakoj redoks reakciji broj otpuštenih elektrona mora biti jednak broju primljenih elektrona. Da bismo izjednačili broj elektrona, prva se jednadžba pomnoži s 5, a druga s 2.


oksidacija: \ce{2Cl- -> Cl2 + 2e-}\quad / \cdot 5
redukcija: \ce{MnO4- + 5e- + 8H+ -> Mn^{2+} + 4H2O}\quad / \cdot 2

oksidacija: \ce{10Cl- -> 5Cl2 + 10e-}

redukcija: \ce{2MnO4- + 10e- + 16H+ -> 2Mn^{2+} + 8H2O}

Korak 5.

Parcijalne jednadžbe zbrojimo.

\ce{2MnO4- + 16H+ + 10Cl- -> 5Cl2 + 2Mn^{2+} + 8H2O }

 

Zbrajanjem parcijalnih jednadžbi dobiju se koeficijenti u reakciji na temelju kojih se može napisati jednadžba kemijske reakcije.

Korak 6.

Uravnotežena jednadžba kemijske reakcije je:

\ce{2KMnO4(s) + 16HCl(konc.) -> 2KCl(aq) + 2MnCl2(aq) + 5Cl2(g) + 8H2O(l)}

Napomena: Pri zapisu uravnotežene jednadžbe kemijske reakcije potrebno je izjednačiti i brojeve atoma koji ne sudjeluju u redoks reakciji. U riješenom primjeru 1 kalijevi ioni ne sudjeluju u redoks reakciji, a samo dio kloridnih iona se oksidira. Više o rješavanju redoks-reakcija pogledajte na izvoru 2.

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

U laboratoriju se klor (Cl) može dobiti oksidacijom kloridnih iona (Cl–) nekim oksidacijskim sredstvom, primjerice, magnezijev dioksid ( \ce{MnO2} ), kalijev permanganat ( \ce{KMnO4} ) ili kalijev dikromat ( \ce{K2Cr2O7} ) u kiseloj otopini.

Riješite sljedeće redoks reakcije.

Dobivene stehiometrijske koeficijente redom ispišite ispod u rješenje.


1. \ce{MnO2(s)} + HCl (aq) → \ce{MnCl2(aq)} + \ce{Cl2(g)} + \ce{H2O(l)}

2. \ce{KMnO4(s)} + HCl (konc.) → KCl(aq) + \ce{MnCl2(aq)} + \ce{Cl2(g)} + \ce{H2O(l)}

3. \ce{K2Cr2O7(s)} + HCl (konc.) → KCl(aq) + \ce{CrCl3(aq)} + \ce{Cl2(g)} + \ce{H2O(l)}

Rješenje:

1.

,
,
,
,

2.

,
,
,
,
,

3.

,
,
,
,
,

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Mase (m) magnezijevog dioksida ( \ce{MnO2} ), kalijevog permanganata ( \ce{KMnO4} 4) ili kalijevog dikromata ( \ce{K2Cr2O7} ) u navedenim reakcijama iznose 2,50 g, a klorovodik ( \ce{HCl} ) u suvišku.

Izračunajte u svakoj od reakcija volumen (V) nastalog klora (Cl) pri normalnim uvjetima.

Volumen (V) klora (Cl) nastao u reakcijama:

1.

cm3
2.
cm3
3.
cm3

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

U laboratoriju se klor može dobiti oksidacijom kloridnih iona nekim oksidacijskim sredstvom, primjerice, \ce{MnO2} , \ce{KMnO4} ili \ce{K2Cr2O7} u kiseloj otopini. Rješite sljedeće redoks-reakcije i dobivene stehiometrijske koeficijente redom ispišite ispod u rješenje.


1. \ce{MnO2(s)} + HCl (aq) → \ce{MnCl2(aq)} + \ce{Cl2(g)} + \ce{H2O(l)}

2. \ce{KMnO4(s)} + HCl (konc.) → KCl(aq) + \ce{MnCl2(aq)} + \ce{Cl2(g)} + \ce{H2O(l)}

3. \ce{K2Cr2O7(s)} + HCl (konc.) → KCl(aq) + \ce{CrCl3(aq)} + \ce{Cl2(g)} + \ce{H2O(l)}

Rješenje:

1.

,
,
,
,

2.

,
,
,
,
,

3.

,
,
,
,
,

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Ako su mase \ce{MnO2} , \ce{KMnO4} i \ce{K2Cr2O7} u navedenim reakcijama, prethodnog zadatka, \pu{2,50 g} , a HCl u suvišku, izračunajte u svakoj od reakcija volumen nastalog klora pri normalnim uvjetima.

Volumen klora nastao u reakcijama:

1. V ( \ce{Cl2} ) =
cm3
2. V ( \ce{Cl2} ) =
cm3
3. V ( \ce{Cl2} ) =
cm3
Netočno
Točno

POMOĆ PRI RJEŠAVANJU ZADATKA:

1. n(\ce{MnO2}) = \pu{0,0288 mol}
2. n(\ce{KMnO4}) = \pu{0,0158 mol}
3. n(\ce{K2Cr2O7}) = \pu{0,00850 mol}

Kako se odnose množine \ce{MnO2} , \ce{KMnO4} , \ce{K2Cr2O7} i \ce{Cl2} ?

n(\ce{MnO2}) : n(\ce{Cl2}) = 1:1
n(\ce{KMnO4}) : n(\ce{Cl2}) = 2:5
n(\ce{K2Cr2O7}) : n(\ce{Cl2}) = 1:3

{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Redoks reakcija u lužnatoj otopini

U redoks reakcijama u lužnatoj otopini prisutni su hidroksidni ioni, OH–(aq), koji sudjeluju u ukupnoj reakciji.  

Redoks-reakcija u lužnatoj otopini

U redoks-reakcijama u lužnatoj otopini prisutni su hidroksidni ioni, \ce{OH-(aq)} , koji sudjeluju u ukupnoj reakciji.

Riješeni primjer 2.

Reakcijom otopine kalijeva permanganata (K2MnO4), sumporova (IV) oksida (SO2) i kalijeve lužine (KOH) nastaju kalijev manganat (K2MnO4), kalijev sulfat (K2SO4) i voda (H2O).

Napišite uravnoteženu jednadžbu reakcije.

 

Korak 1

Napišu se reaktanti i produkti reakcije.

Odrede se oksidacijski brojevi atoma svih sudionika u reakciji.


\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VII}}{\ce{Mn}}{\ce{O4}}^-(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{IV}}{\ce{S}}{\ce{O2}}(\textrm{g}) + \ce{K+}(\textrm{aq}) + \ce{OH-}(\textrm{aq}) \ce{->}

\ce{->} 2\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VI}}{\ce{Mn}}{\ce{O4}}{^{2-}}(\textrm{aq}) + 2\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VI}}{\ce{S}}{\ce{O4}}{^{2-}}(\textrm{aq}) + \ce{H2O}(\textrm{l})

Korak 2.

Napisati jednadžbu u ionskom obliku i oksidacijske brojeve atoma koji se tijekom reakcije mijenjaju.


\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VII}}{\ce{Mn}}{\ce{O4}}^-(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{IV}}{\ce{S}}{\ce{O2}}(\textrm{g}) + \ce{K+}(\textrm{aq}) + \ce{OH-}(\textrm{aq}) \ce{->}

\ce{->} 2\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VI}}{\ce{Mn}}{\ce{O4}}{^{2-}}(\textrm{aq}) + 2\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VI}}{\ce{S}}{\ce{O4}}{^{2-}}(\textrm{aq}) + \ce{H2O}(\textrm{l})

Korak 3.

Na temelju promjene oksidacijskog broja atoma odredi se:

  • koja se tvar oksidira, a koja reducira
  • napišu jednadžbe oksidacije i redukcije.

Budući se broj atoma kisika (O2) iz SO2 u SO42− poveća za dva, potrebno je dodati četiri hidroksidna iona (OH–) (dva puta više, 2·).


oksidacija: \overset{\textrm{IV}}{\ce{S}}\ce{O2} + 4\ce{OH-} -> \overset{\textrm{VI}}{\ce{S}}\ce{O2}^{2-} + 2\ce{e-} + 2\ce{H2O}
redukcija: \overset{\textrm{IV}}{\ce{Mn}}\ce{O4} + \ce{e-} -> \overset{\textrm{VI}}{\ce{Mn}}

 


oksidacija: \ce{SO2 + 4OH- -> SO4^{2-} + 2e- + 2H2O}
redukcija: \ce{MnO4- + e- -> MnO4^{2-}}\quad / \cdot 2

\ce{SO2 + 4OH- -> SO4^{2-} + 2e- + 2H2O}
\ce{2MnO4- + 2e- -> 2MnO4^{2-}}

Korak 4.

Parcijalne jednadžbe zbrojimo (+).

\ce{2MnO4- + SO2 + 4OH- -> 2MnO4^{2-} + SO4^{2-} + 2H2O}

Zbrajanjem (+) parcijalnih jednadžbi dobiju se koeficijenti u reakciji na temelju kojih se može napisati jednadžba kemijske reakcije.

Korak 5.

Uravnotežena jednadžba kemijske reakcije je:

\ce{2KMnO4(aq) + SO2(g) + 4KOH(aq) -> 2K2MnO4(aq) + K2SO4(aq) + 2H2O(l)}

Napomena: Pri zapisu uravnotežene jednadžbe kemijske reakcije potrebno je izjednačiti i brojeve atoma koji ne sudjeluju u redoks reakciji.

Više o rješavanju redoks-reakcija pogledajte na izvoru 2.

Riješeni primjer 2.

Reakcijom vodene otopine kalijeva permanganata, sumporova(IV) oksida i kalijeve lužine nastaju kalijev manganat, kalijev sulfat i voda. Napišite uravnoteženu jednadžbu reakcije.

Korak 1.

Napišu se reaktanti i produkti reakcije i odrede se oksidacijski brojevi atoma svih sudionika u reakciji.

\ce{\overset{\textrm{I}}{\ce{K}}\overset{\textrm{VII}}{\ce{Mn}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_4(ag) + \overset{\textrm{IV}}{\ce{S}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_2(g) + \overset{\textrm{I}}{\ce{K}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}\overset{\textrm{I}}{\ce{H}}(aq) \ce{->} \overset{\textrm{I}}{\ce{K}}_2\overset{\textrm{VI}}{\ce{Mn}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_4(aq) + \overset{\textrm{I}}{\ce{K}}_2\overset{\textrm{VI}}{\ce{S}}\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}_4(aq) + \overset{\textrm{I}}{\ce{H}}_2\overset{-\textrm{II}}{\ce{O}}(l)}

Korak 2.
Napisati jednadžbu u ionskom obliku i oksidacijske brojeve atoma koji se tijekom reakcije mijenjaju.


\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VII}}{\ce{Mn}}{\ce{O4}}^-(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{IV}}{\ce{S}}{\ce{O2}}(\textrm{g}) + \ce{K+}(\textrm{aq}) + \ce{OH-}(\textrm{aq}) \ce{->}

\ce{->} 2\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VI}}{\ce{Mn}}{\ce{O4}}{^{2-}}(\textrm{aq}) + 2\ce{K+}(\textrm{aq}) + \overset{\textrm{VI}}{\ce{S}}{\ce{O4}}{^{2-}}(\textrm{aq}) + \ce{H2O}(\textrm{l})

Korak 3.

Na temelju promjene oksidacijskog broja atoma odredi se koja se tvar oksidira, a koja reducira i napišu jednadžbe oksidacije i redukcije.

Budući da se broj atoma kisika iz \ce{SO2} u \ce{SO4^{2-}} poveća za dva, potrebno je dodati četiri hidroksidna iona (dva puta više).

U svakoj redoks-reakciji broj otpuštenih elektrona mora biti jednak broju primljenih elektrona.


oksidacija: \ce{SO2 + 4OH- -> SO4^{2-} + 2e- + 2H2O}
redukcija: \ce{MnO4- + e- -> MnO4^{2-}}\quad / \cdot 2

oksidacija: \ce{SO2 + 4OH- -> SO4^{2-} + 2e- + 2H2O}
redukcija: \ce{2MnO4- + 2e- -> 2MnO4^{2-}}

Korak 4.

Parcijalne jednadžbe zbrojimo.

\ce{2MnO4- + SO2 + 4OH- -> 2MnO4^{2-} + SO4^{2-} + 2H2O}

 

Zbrajanjem parcijalnih jednadžbi dobiju se koeficijenti u reakciji na temelju kojih se može napisati jednadžba kemijske reakcije.

Korak 5.

Uravnotežena jednadžba kemijske reakcije je:

\ce{2KMnO4(aq) + SO2(g) + 4KOH(aq) -> 2K2MnO4(aq) + K2SO4(aq) + 2H2O(l)}

Napomena: Pri zapisu uravnotežene jednadžbe kemijske reakcije potrebno je izjednačiti i brojeve atoma koji ne sudjeluju u redoks reakciji. Više o rješavanju redoks-reakcija pogledajte na izvoru 2.

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

U navedenim jednadžbama kemijskih reakcija upišite koja tvar je reducens, a koja  oksidans:

a) \ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g)}

\ce{H2} je

\ce{O2} je

b)

\ce{Cu(s) + 4HNO3(konc.) -> Cu(NO3)2(aq) + 2NO2(g) + 2H2O(l)}

Cu je

\ce{HNO3} je

.

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Prema napisanim jednadžbama kemijskih reakcija zaključite koja tvar je reducens, a koja oksidans:

a) \ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g)}

\ce{H2} je
\ce{O2} je

b)

\ce{Cu(s) + 4HNO3(konc.) -> Cu(NO3)2(aq) + 2NO2(g) + 2H2O(l)}

Cu je
\ce{HNO3} je
.
Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Rješavanje redoks reakcija bez pisanja parcijalnih jednadžbi

Uravnotežite reakciju prženja pirita, FeS2, bez pisanja parcijalnih jednadžbi oksidacije i redukcije.

Postupak:

  1. Napiše se jednadžba kemijske reakcije prženja pirita, FeS2, i odrede se oksidacijski brojevi svih atoma.
  2. Jedan atom željeza ( \ce{Fe} ) otpušta 1 elektron.
  3. Jedan atom sumpora ( \ce{S} ) otpušta 5 elektrona.
  4. Dakle, dva atoma sumpora ( \ce{S} ) otpuštaju 10 elektrona.

Iz navedenoga proizlazi da jedna formulska jedinka pirita ( \ce{FeS2} ) otpušta ukupno 11 elektrona.

Jedna molekula kisika ( \ce{O2} ) prima 4 elektrona.

Budući da je zajednički višekratnik 44, treba izračunati stehiometrijske koeficijente sudionika u reakciji.

Rješavanje redoks-reakcija bez pisanja parcijalnih jednadžbi

Uravnotežite reakciju prženja pirita, \ce{FeS2} bez pisanja parcijalnih jednadžbi oksidacije i redukcije.

Postupak:

  • Napiše se jednadžba kemijske reakcije prženja pirita i odrede se oksidacijski brojevi svih atoma.
  • Jedan atom željeza iz formulske jedinke pirita otpušta 1 elektron, jedan atom sumpora 5 elektrona, dakle dva atoma sumpora otpuštaju 10 elektrona. Iz navedenoga proizlazi da jedna formulska jedinka pirita otpušta ukupno 11 elektrona, a jedna molekula kisika prima 4 elektrona. Budući da je zajednički višekratnik 44, treba izračunati stehiometrijske koeficijente sudionika u reakciji.
  • U reakciji prženja pirita, FeS2, kisik ( \ce{O2} ) je oksidacijsko, a pirit ( \ce{FeS2} ) redukcijsko sredstvo.

Pogledajte pozorno videozapis Oksidacija amonijaka i potom odgovorite na pitanja.

 

  • U reakciji prženja pirita kisik je oksidacijsko, a pirit redukcijsko sredstvo.

Pogledajte pozorno videozapis Oksidacija amonijaka i potom odgovorite na pitanja.

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Jednadžba kemijske reakcije:

\ce{4NH3(g) + 3O2(g) -> 2N2(g) + 6H2O(g)}

Odredite oksidacijski broj atoma u molekulama navedenih spojeva i elementarnih tvari:
\ce{NH3}
N

, H

\ce{O2}
O

\ce{N2}
N

\ce{H2O}
H

, O

Netočno
Točno

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

U reakciji katalitičke oksidacije amonijaka (NH3):
a) Oksidira se

, on je u reakciji
sredstvo.

b) Reducira se

, koji je u reakciji
sredstvo.

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Jednadžba kemijske reakcije:

\ce{4NH3(g) + 3O2(g) -> 2N2(g) + 6H2O(g)}

 
Odredite oksidacijski broj atoma u molekulama navedenih spojeva i elementarnih tvari:

 

\ce{NH3} ; N
, H

 

\ce{O2} ; O

 

\ce{N2} ; N

 

\ce{H2O} ; H
, O

 

U reakciji katalitičke oksidacije amonijaka:

a) Oksidira se
, on je u reakciji
sredstvo.

 

b) Reducira se
, koji je u reakciji
sredstvo.
Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Na kraju…

Riješite kviz i ponovite najvažnije spoznaje o redoks-reakcijama.

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Koliko iznose oksidacijski brojevi atoma klora (Cl) u sljedećim formulskim jedinkama:
\ce{NaClO}


\ce{NaClO3}

\ce{NaCl}

\ce{NaClO4}

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Oksidacijski broj atoma dušika (N2) povećava se u sljedećem primjeru:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Ako pergamanat (MnO4–)  prelazi u   Mn2+, atom mangana iz MnO4–  se:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Što je od navedenoga u prikazanoj kemijskoj reakciji redukcijsko sredstvo?


\ce{CH3CHO(aq) + 2[Ag(NH3)2]OH(aq) ->}

\ce{-> CH3COONH4(aq) + 2Ag(s) + 3NH3(aq) + H2O(l)}

 

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?

Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.

Dopunite rečenicu.

Koliko iznose oksidacijski brojevi atoma klora u sljedećim formulskim jedinkama:

\ce{NaClO}

\ce{NaClO3}

\ce{NaCl}

\ce{NaClO4}
Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Oksidacijski broj atoma dušika se povećava u sljedećem primjeru:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Ako \ce{MnO4-} prelazi u \ce{Mn^{2+}} , atom mangana iz \ce{MnO4-} se:

Netočno
Točno

Klikom odaberite jedan točan odgovor.

Odaberite točan odgovor.

Što je od navedenoga u prikazanoj kemijskoj reakciji redukcijsko sredstvo?


\ce{CH3CHO(aq) + 2[Ag(NH3)2]OH(aq) ->}

\ce{-> CH3COONH4(aq) + 2Ag(s) + 3NH3(aq) + H2O(l)}

 

Netočno
Točno
{{correctPercent}}%

Želite li pokušati ponovo?