Oxidation, reduktion och redoxreaktioner. Niklas Dahrén

Transkript

1 Oxidatin, reduktin ch redxreaktiner Niklas Dahrén

2 Vad innebär xidatin ch reduktin? Oxidatin: Ämnet får ett elektrnundersktt genm att elektrner avges helt eller delvis (xidatinstalet ökar). Reduktin: Ämnet får ett elektrnöversktt genm att elektrner upptas helt eller delvis (xidatinstalet minskar). - - Ämne 1 Ämne 2

3 Oxidatin ch reduktin sker när natrium reagerar med flur Vid en reaktin mellan en natriumatm ch en fluratm kmmer natriumatmen avge en elektrn till fluratmen. Detta sker p.g.a. att fluratmen har högst elektrnegativitet ch drar fullständigt åt sig natriumatmens enda valenselektrn. Natriumatmen xideras alltså i denna reaktin ch mvandlas till en psitivt laddad natriumjn. Fluratmen tar upp elektrnen sm natriumatmen har avgett. Det innebär att fluratmen reduceras ch mvandlas då till en negativt laddad fluridjn. Oxideras Reduceras Bildkälla: "NaF" av Wdcf - Eget arbete. Licensierad under Creative Cmmns Attributin-Share Alike 3.0 via Wikimedia Cmmns -

4 Oxidatin ch reduktin sker även m elektrnöverföringen inte är fullständig H 2 + Cl 2 2HCl Oxideras Reduceras När vätgas reagerar med klrgas sker xidatin ch reduktin: När vätgas reagerar med klrgas ch bildar väteklrid xideras väteatmerna medan klratmerna reduceras. Detta sker eftersm klr är mer elektrnegativt ch drar åt sig de gemensamma elektrnerna. Det sker dck ingen fullständig elektrnöverföring eftersm skillnaden i elektrnegativitet inte är tillräckligt str för att elektrnerna ska överföras fullständigt till klratmerna. Även m det inte sker en fullständig elektrnöverföring är detta ändå ett exempel på en xidatin resp. reduktin. Väteatmerna får ett elektrnundersktt ch klratmerna ett elektrnöversktt eftersm de gemensamma bindningselektrnerna förskjuts mt klratmerna.

5 Vid förbränningar reagerar bränslet med syrgas ch en xidatin resp. reduktin sker I förbränningsreaktiner xideras bränslet medan syret reduceras: Vid förbränningar reagerar bränslet (det ämne sm förbränns) med den syrgas (O 2 ) sm finns i luften. Syreatmerna i syrgasmlekylerna är elektrnegativa ch drar åt sig valenselektrner från atmerna i bränslet. Detta innebär att bränslet xideras ch syreatmerna reduceras. Elektrnerna attraheras relativt starkt till syreatmernas atmkärnr ch förlrar därmed mycket energi. Elektrnenergin frisätts då sm värme- ch ljusenergi till mgivningen (det börjar brinna!). Om vi t.ex. förbränner kl kmmer klatmerna reagera med syrgasen i luften ch prdukten sm bildas är kldixid: C + O 2 CO 2 Oxideras Reduceras I vanstående reaktin sker ingen fullständig elektrnöverföring till syret eftersm det är 2 ickemetaller sm reagerar med varandra ch därmed är skillnaden i elektrnegativitet inte tillräckligt str. Men det är ändå en xidatin resp. reduktin sm sker eftersm elektrnerna kmmer förskjutas mt syreatmerna.

6 Oxideras Vid förbränning av magnesium sker en xidatin ch en reduktin 4e - Reduceras 2Mg + O 2 2Mg O 2-2MgO Ett strt antal magnesiumatmer ch syremlekyler reagerar med varandra. Men mlförhållandet är 2:1 vilket innebär att det är dubbelt så många Mg jämfört med O 2 sm behövs för att reaktinen ska fungera. Ett strt antal psitiva magnesiumjner (Mg 2+ ) ch negativa xidjner (O 2- ) bildas. Mlförhållandet mellan magnesiumjnerna ch xidjnerna är 1:1 (eller 2:2). Jnerna binder till varandra med jnbindning ch jnföreningen magnesiumxid (MgO) bildas. Vid förbränning av magnesium överförs valenselektrnerna fullständigt till syreatmerna: Vid förbränning av magnesium kmmer magnesiumatmerna reagera med luftens syrgas. Syre är mycket mer elektrnegativt jämfört med magnesium ch kmmer därför dra till sig magnesiumatmernas valenselektrner fullständigt. Magnesium tillhör grupp 2 ch har därför 2 valenselektrner. Varje magnesiumatm avger därför 2 valenselektrner i reaktinen med syrgas. Varje syreatm har möjlighet att ta upp 2 valenselektrner eftersm syre tillhör grupp 16 ch därmed har 6 valenselektrner.

7 En xidatin resp. reduktin kan även ske genm avgivande ch upptagande av väteatmer Ett ämne sm avger en eller flera väteatmer (ämne A i nedanstående exempel) xideras eftersm de elektrner sm tillhör väteatmerna ckså försvinner iväg. Det innebär att ämnet förlrar elektrner ch därför har xiderats. H. A-H + B Oxideras Reduceras A + B-H Ett ämne sm upptar en eller flera väteatmer (ämne B i vanstående exempel) reduceras eftersm de elektrner sm tillhör väteatmerna ckså följer med. Det innebär att ämnet får elektrner ch därför har reducerats.

8 Etanl (vanlig alkhl) xideras i levern till acetaldehyd Etanl 2C 2 H 5 OH + O 2 Oxideras Reduceras Alkhldehydrgenas Acetaldehyd (etanal) 2CH 3 CHO + 2H 2 O Etanl xideras i levern i flera steg. I det första steget (sm visas här vanför) xideras etanl genm att 2 väteatmer (med tillhörande elektrner) avges till en syremlekyl.

9 Redxreaktiner Redxreaktiner är reaktiner då ett ämne xideras medan ett annat ämne reduceras. red = redx x = xidatin C + O 2 CO 2 Oxideras Reduceras

10 Oxidatins- ch reduktinsmedel Oxidatinsmedel: Ett ämne sm har förmåga att xidera ett annat ämne. Ämnen med hög elektrnegativitet (t.ex. syre, kväve ch flur) är bra xidatinsmedel. Reduktinsmedel: Ett ämne sm har förmåga att reducera ett annat ämne. Ämnen med låg elektrnegativitet (t.ex. lika metaller ch kl) är bra reduktinsmedel. Reduktinsmedel Oxidatinsmedel C + O 2 CO 2 Oxideras Reduceras Förbränning av kl: Syreatmerna fungerar sm xidatinsmedel eftersm syreatmerna drar åt sig valenselektrner från klatmen ch därmed xiderar klatmen. Klatmen fungerar sm reduktinsmedel eftersm klatmen ger brt valenselektrner till syreatmerna ch därmed reducerar dessa.

11 Uppgift 1: Vilket ämne xideras resp. reduceras i nedanstående reaktin ch vilket ämne är xidatins- resp. reduktinsmedel? Lösning: F 2 Reduceras/ xidatinsmedel + H 2 Oxideras/ reduktinsmedel 2HF Väteatmerna xideras ch fluratmerna reduceras eftersm flur är mer elektrnegativt ch drar åt sig de gemensamma elektrnerna. Fluratmerna fungerar sm xidatinsmedel eftersm fluratmerna tar elektrner från väteatmerna vilket innebär att väteatmerna xideras. Väteatmerna fungerar sm reduktinsmedel eftersm väteatmerna avger elektrner till fluratmerna vilket innebär att de reduceras.

12 Uppgift 2: Vilket ämne xideras resp. reduceras i nedanstående reaktin ch vilket ämne är xidatins- resp. reduktinsmedel? Cl 2 + 2K 2KCl Reduceras/ xidatinsmedel Oxideras/ reduktinsmedel Lösning: Kaliumatmerna xideras ch klratmerna reduceras eftersm klr är mer elektrnegativt ch drar åt sig de gemensamma elektrnerna. Klratmerna fungerar sm xidatinsmedel eftersm klratmerna tar elektrner från kaliumatmerna vilket innebär att kaliumatmerna xideras. Kaliumatmerna fungerar sm reduktinsmedel eftersm kaliumatmerna avger elektrner till klratmerna vilket innebär att de reduceras.

13 Uppgift 3: Vilket ämne xideras resp. reduceras i nedanstående reaktin ch vilket ämne är xidatins- resp. reduktinsmedel? Fe + Cu 2+ Fe 2+ + Cu Oxideras/ reduktinsmedel 2e - Reduceras/ xidatinsmedel Lösning: Eftersm järnatmen (Fe) efter reaktinen blir en psitivt laddad järnjn (Fe 2+ ) så måste järnatmen ha avgivit 2 valenselektrner. Järnatmen har därmed xiderats ch samtidigt fungerat sm reduktinsmedel. Eftersm kpparjnen (Cu 2+ ) efter reaktinen inte längre är psitivt laddad utan har blivit en vanlig kpparatm så måste kpparjnen ha fått 2 elektrner. Kpparjnen har därmed reducerats ch samtidigt fungerat sm xidatinsmedel.

14 Exempel på redxreaktiner 1. Enskilda elektrner avges fullständigt från ett ämne ch upptas fullständigt av ett annat ämne: Ox Red Fe + Cu 2+ à Fe 2+ + Cu 2. Enskilda elektrner avges till viss del (partiellt) från ett ämne ch upptas till viss del (partiellt) av ett annat ämne (elektrnerna förskjuts mt det andra ämnet): Ox Red H 2 + Cl 2 à 2HCl 3. En eller flera väteatmer avges från ett ämne (inkl. tillhörande elektrner) ch upptas av ett annat ämne: Ox Red 2C 2 H 5 OH + O 2 à 2CH 3 CHO + 2H 2 O 4. Ett ämne reagerar med syre: Ox Red C + O 2 à CO 2

15 Se gärna fler filmer av Niklas Dahrén: