OKSIDACIJOSOKSIDACIJOS--REDUKCIJOS REAKCIJOSREDUKCIJOS REAKCIJOS

OKSIDACIJOSOKSIDACIJOS--REDUKCIJOS REDUKCIJOS REAKCIJOSREAKCIJOS

• Vykstant oksidacijos-redukcijos reakcijoms keičiasi elementų oksidacijos laipsnis OL.

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

Oksidacijos laipsnis • Oksidacijos laipsnis OL - tai tas teigiamas arba

neigiamas krūvis, kurį įgautų tam tikro elemento atomas, jei molekulė skiltų į elementarius jonus.

• OL žymimas virš elemento simbolio: • Kai molekulės jonizacija nevyksta ir jos atomai susijungę

nepolinėmis arba nedidelio poliškumo jungtimis, OL yra tik formali sąvoka. Tačiau jis būtinai reikalingas elemento oksidacinėms ar redukcinėms savybėms apibūdinti, taip pat rašant oksidacijos-redukcijos lygčių koeficientus elektronų balanso metodu.

• Kai atomai jungiasi kovalentinėmis polinėmis ar joninėmis jungtimis, OL lygus atitinkamų elementarių jonų krūviui:

HCl → H+ + Cl-

Oksidacijos laipsniai:

3

13

HN

11

ClH

Oksidacijos laipsnis

• OL skaitinė vertė dažniausiai lygi elemento valentingumui, bet yra išimčių, pvz.: Cl2, grafinė formulė Cl-Cl, chloras vienvalentis, o jo OL 0.

• OL gali būti trupmeninis, valentingumas trupmeninis nebūna, pvz.: vandenilio azido molekulės HN3 grafinė formulė H-N=N=N; čia azoto atomų valentingumai 3, 4, 2, o azoto OL 1/3.

Oksidacijos laipsnis

• Molekulėse, sudarytose iš vienodų atomų, OL lygus nuliui:

• Neutralių atomų OL taip pat lygus 0: . • Vandenilio OL daugelyje junginių +1, pvz.: .

Metalų hidriduose vandenilio OL –1: , nes vandenilio neigiamasis elektringumas didesnis už metalų, metalai neigiamų jonų nesudaro.

• Chemiškai sujungto deguonies OL dažniausiai –2, pvz.: H2O, CaO, MnO2, KMnO4. Peroksiduose deguonies OL –1: H2O2, Na2O2. Tik viename junginyje – deguonies difluoride – jo OL +2: OF2, nes fluoras elektriškai neigiamesnis už deguonį.

2

0

Cl 0

Zn11

ClH

2

12

HCa

Oksidacijos laipsnis• Dažnai pagal vandenilio ir deguonies OL reikia apskaičiuoti kitų

elementų OL, todėl svarbu žinoti įvairias jų vertes junginiuose.• Teigiamų ir neigiamų oksidacijos laipsnių suma molekulėje

visada lygi 0.• Oksidacijos-redukcijos reakcijose elektronai pereina iš vienų

jonų, atomų arba molekulių į kitus. Ta dalelė, kuri elektronus atiduoda, vadinama reduktoriumi, ji pati atiduodama elektroną, oksiduojasi:

Zn0 – 2e- → Zn2+

• Dalelė, prijungianti elektronus, vadinama oksidatoriumi, ji pati redukuojasi:

Zn2+ + 2e- → Zn0

• Cinko atomas yra reduktorius, o jo jonas – oksidatorius. Reduktoriaus OL didėja, o oksidatoriaus – mažėja. Oksidacija ir redukcija visada vyksta kartu. Šioms reakcijoms galioja masės tvermės dėsnis, nes bendras elektronų skaičius nekinta: kiek jų netenka reduktorius, tiek pat jų prijungia oksidatorius.

Elementų oksidacijos laipsniaiElementų oksidacijos laipsniai

Vandeniniai tirpalai, kuriuose vanadis Vandeniniai tirpalai, kuriuose vanadis yra skirtingų OL +5, +4, +3, +2 yra skirtingų OL +5, +4, +3, +2

Svarbiausieji oksidatoriai • Nemetalai, t.y. didelio neigiamojo elektringumo elementai – halogenai ir

deguonis. Oksiduodami kitas medžiagas, jie redukuojasi iki paprastų anijonų (Cl-, O-2).

• Maksimalaus arba didelio OL katijonai, pvz. Pb+4, Fe+3 ir kt. Jie redukuojasi iki mažesnio OL jonų arba neutralių molekulių (Pb+2).

• Sudėtiniai metalų anijonai, kuriuose metalo OL maksimalus arba didelis, pvz. MnO-

4, MnO2-4, Cr2O7

2-, CrO42-. Jie redukuojasi iki paprastų katijonų,

molekulių arba sudėtinių anijonų, kuriuose metalo OL mažesnis (MnO2, Mn+2, Cr+3, CrO2

-).• Sudėtiniai nemetalų anijonai, kuriuose nemetalo OL teigiamas, pvz.

ClO-, ClO-3, NO3

-. Šiai oksidatorių grupei priklauso ir konc. rūgštys: H2SO4, H2SeO4, H6TeO6, HNO3 (konc ir pr.). Jie redukuojasi iki paprastų anijonų, atomų, molekulių, sudėtinių katijonų, kuriuose nemetalo OL mažesnis (Cl-, Cl2, NO, NO2, NH4

+, SO2, S-2, S0 ir kt.).• Peroksidai ir peroksojunginiai, pvz. H2O2, Na2O2, K2S2O8. Jiems

redukuojantis deguonies OL sumažėja iki –2.

Svarbiausi reduktoriai • Metalai, t.y. mažo neigiamojo elektringumo elementai. Aktyviausi iš jų

šarminiai ir šarminių žemių metalai. Redukuodami kitas medžiagas, jie oksiduojasi iki paprastų katijonų (K+, Ca+2 ir kt.).

• Paprasti anijonai, pvz. Br-, S-2. Jie oksiduojasi iki atomų, molekulių arba sudėtinių anijonų, kuriuose nemetalo OL yra didesnis (Cl2, S, SO4

2- ir kt.)• Sudėtiniai anijonai ir molekulės, kuriuose yra minimalaus arba

tarpinio OL elementas, pvz. CrO2-, SO32-, AsO3

3- ir kt. Jie oksiduojasi ir tampa sudėtiniais anijonais, kuriuose minėtų elementų OL yra didesnis arba maksimalus (CrO4

2-, SO42-, AsO4

3- ir kt.).• Paprasti metalų katijonai, kurių OL mažas ir gali padidėti, pvz, Sn+2,

Pb+2, Fe+2 ir kt.• Anglis, anglies (II) oksidas, metalų hidridai (NaH, CaH2) ir kt.

Oksidacijos ir redukcijos reakcijų Oksidacijos ir redukcijos reakcijų lygčių sudarymaslygčių sudarymas

• Šių lygčių koeficientai apskaičiuojami dviem būdais: – elektronų balanso,– joniniu-elektroniniu.

• Taikant elektronų balanso metodą, apskaičiuojamas oksidacijos laipsnio pokytis:

• Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2OElektroninės lygtys:Cu0 – 2e → Cu+2 3N+5 + 3e → N+2 2• Šis metodas tinka reakcijoms, vykstančioms ne tirpaluose.

Oksidacijos ir redukcijos reakcijų Oksidacijos ir redukcijos reakcijų lygčių sudarymaslygčių sudarymas

• Joninis – elektroninis metodas taikomas tirpaluose vykstančioms oksidacijos ir redukcijos reakcijoms nagrinėti.

• Pagal tirpalo, kuriame vyksta reakcija, terpę reakcijos skirstomos į tris grupes:

– pH < 7 – rūgštūs tirpalai;– pH = 7 – neutralūs tirpalai;– pH > 7 – šarminiai tirpalai.

• Kiekvienai grupei taikoma deguonies atomų O sujungimo vandenilio jonais H+ schema. Jos pavidalas priklauso nuo tirpalo pH.

Oksidacijos ir redukcijos reakcijų Oksidacijos ir redukcijos reakcijų lygčių sudarymaslygčių sudarymas

1. Rūgštūs tirpalai, pH < 7

Schema:

2. Neutralūs tirpalai pH = 7.

Schema:

3. Šarminiai tirpalai, pH > 7.

Schema

OHHO 2

2

2

OHOHO 22

2 2

2 2

OHOH

2

22

OOHHO

Oksidacijos-redukcijos reakcijų Oksidacijos-redukcijos reakcijų klasifikavimasklasifikavimas

• Tarpmolekulinės (tarpatominės) oksidacijos-redukcijos reakcijos. – Oksidatorius ir reduktorius yra skirtingų elementų

atomai arba jonai, esą skirtinguose junginiuose:

– Oksidatorius ir reduktorius yra to paties elemento skirtingų OL atomai, esą skirtinguose junginiuose arba jonuose:

OHSSOCrSOKSOHSHOCrK 234242422722 7343 OHSCrHSOCr 2

32272 732143

OHBrKClHClKBrKBrO 223 33665

OHBrHBrBrO 223 3365

Oksidacijos-redukcijos reakcijų Oksidacijos-redukcijos reakcijų klasifikavimasklasifikavimas

• Vidinės molekulių (intramolekulinės) oksidacijos-redukcijos reakcijos.– Oksidatorius ir reduktorius yra skirtingų elementų

atomai, esantys toje pačioje molekulėje.

– Oksidatorius ir reduktorius yra to paties elemento skirtingų OL atomai, esą toje pačioje molekulėje.

OHNOCrOCrNH 22327224 4

OHNNONH 2224 2

Oksidacijos-redukcijos reakcijų Oksidacijos-redukcijos reakcijų klasifikavimasklasifikavimas

• Disproporcionavimo oksidacijos-redukcijos reakcijos.Oksidatorius ir reduktorius yra to paties elemento vienodo OL atomai, esantys toje pačioje molekulėje.

KOHMnOKMnOOHMnOK 4223 24242

HOMnOMnOOHMnO 4223 24224

323 NaClONaClNaOCl 323 ClOClOCl

Oksidatorių ir reduktorių ekvivalentaiOksidatorių ir reduktorių ekvivalentai • Rašant oksidacijos-redukcijos lygtis reduktoriaus ir oksidatoriaus

koeficientai nustatomi pagal jų atiduotų ar prisijungtų elektronų skaičių. Tos pačios medžiagos prijungtų ar atiduotų elektronų skaičius priklauso nuo terpės ir kitų sąlygų, taigi gali būti skirtingas, todėl ir medžiagos ekvivalentinė masė gali būti skirtinga.

Rūgščioje terpėje: OHMneHMnO 22

4 458 5

4

4

KMnO

KMnO

ME

Šarminėje terpėje: 2

44 MnOeMnO1

4

4

KMnO

KMnO

ME

Neutralioje terpėje: HOMnOeOHMnO 432 224

34

4

KMnO

KMnO

ME