Redoxní děje – maturitní otázka (2)

 

Otázka: Redoxní děje

Předmět: Chemie

Přidal(a): lenno

 

 

Redoxní reakce = reakce při které dochází k přenosu e^–, skládá se z oxidace a redukce

• Oxidace: částice odevzdává e^–, zvyšuje se ox. číslo, Fe  → Fe²⁺ + 2e^–
• Redukce: částice přijímá e^–, snižuje se ox. číslo, O₂ + 4e^– → 2O^2-
• Oxidační činidlo = částice která přijímá e^–, oxiduje jinou látku a sama se redukuje (O₂, manganistany, dichromany, Cl, H₂O₂)

 

Redukční činidlo = částice která odevzdává e^–, redukuje jinou látku a sama se oxiduje (H, Al, Zn, Mg, C, CO, SO₂, SO₂^-2)

• Redoxní vlastnosti závisí na podmínkách

Konjugovaný redox-pár = dvojice částic lišící se počtem e^–

Bilance e^– (rovnice oxidace a redukce)

• 2Mg + O₂ ↔ 2Mg²⁺ + 2O^2-

Disproporcionace = redoxní děj, část atomů prvku se oxiduje, jiná redukuje, 2H₂O^-I₂ ↔ H₂O^-II + O⁰₂

 

Elektrochemie

• fyzikální chemie zabývající se studiem dějů s nabitými částicemi

 

Elektroda = elektrochemická soustava složená z elektrolytu a el. vodivé látky s volnými e^– (kovy), stříbrná elektroda: stříbro + elektrolyt s Ag⁺ (AgNO₃) a H₃O⁺ (silné kyseliny jsou silnými elektrolyty)

• Na její polaritu mají vliv redoxní děje, které na ní probíhají
• Oxidace → anoda
• Redukce → katoda

 

Elektrolytická dvojvrstva: kovy v roztoku své vlastní soli přechází na kationty → uvolnění e^– → přitahovány kationty → atomy kovu → opakování

Elektrodový potenciál [E] = V: rovnovážné napětí dané elektrody, závisí na teplotě, materiálu a koncentraci elektrolytu

Elektrochemický článek = soustava 2 elektrod, např. Daniellův článek (Zn, Cu)

Napětí článku: rozdíl E obou elektrod

Standartní vodíková elektroda = elektroda s nulovým napětím

 

Elektrochemická řada napětí kovů (Beketova) = posloupnost kovů od nejsnadněji tvořícího kation (nejnižší hodnota E), nižší E →snadno tvoří kation, silné redukční činidlo

Vyšší E → hůře tvoří kationty, slabé redukční činidlo

Čím silnější redukční činidlo tím slabší konjugované oxidační činidlo a naopak

 

Neušlechtilé kovy: záporné E, v přírodě vázané, schopnost vytěsnit H z kyselin

Ušlechtilé kovy: kladné E, v přírodě ryzí i vázané, reakce pouze s kyselinami, které mají oxidační účinky → sůl, H₂O, oxid kyselinotvorného prvku (záleží na koncentraci kyseliny):

• Cu + HNO₃(zředěná) → Cu(NO₃)₂ + H₂O + NO
• Cu + HNO₃(koncentrovaná) → Cu(NO₃)₂ + H₂O + NO₂
• S kyselinami nereagují platinové kovy a zlato

 

Galvanické články

• = přenosné zdroje el. proudu
• a) primární:
  • baterie
  • nedají se znovu nabít (nevratná redoxní reakce)
  • lze zapojit více článků → větší napětí
  • Leclancheův článek:
    • Anoda Zn → Zn²⁺ + 2 e^–
    • Katoda 2MnO₂ + H₂O + 2e^– → 2MnO(OH) + 2OH^–
    • Elektrolyt Zn²⁺ + 2NH₃ + 2Cl^– + 2OH^– → H₂O + [Zn(NH₃)₂]Cl₂ – pevná, nevratný děj
    • Zn + 2MnO₂ + 2NH₄Cl → 2MnO(OH) + [Zn(NH₃)₂]Cl₂

• b) sekundární: akumulátory (olověný), opakované nabíjení

 

Elektrochemická koroze

• = samovolný elektrochemický děj (další samovolné: hoření)
• Soubor procesů, které mění vlastnosti materiálů vlivem vnějšího prostředí (O₂, CO₂, vlhkost…)
• Surové Fe obsahuje příměsi – C , styk s elektrolytem (déšť) → uvolnění Fe²⁺ do roztoku = oxidace → lokální anoda
  • OH^– + Fe²⁺ → Fe(OH)₂
  • Oxidace: 4Fe(OH)₂ + O₂ → 2H₂O + 4FeO(OH) – rez

Ochrana kovových předmětů proti korozi:

• Nekovové povlaky (suřík)
• Pasivace = zesílení vrstvy oxidu
• Pokrytí nerozpustnou sloučeninou (fosfatizace – Fe(PO₃)₂)
• Galvanické pokovování (potažení jiným kovem)
  • Ušlechtilejším (pocínování, pochromování)
  • Neušlechtilejším (pozinkování)

 

Elektrolýza

Nesamovolný elektrochemický děj probíhající na elektrodách působením stejnosměrného el. proudu v roztocích / taveninách (elektrolyzér), v galvanickém článku probíhá obráceně

Elektrody: nevodivý nereaktivní materiál (grafit, platina)

 

Pravidla elektrolýzy:

• kationty elektropozitivních kovů se vylučují na elektrodě po vodíku
• halogenidové anionty se vylučují na elektrodě před kyslíkem ve formě halogenu
• ostatní anionty se vylučují po kyslíku

 

Využití elektrolýzy:

• galvanické pokovování (Na⁺ na Fe – katoda)
• Výroba elektropozitivních kovů (Na, Al)
• Solanka → H₂, Cl₂, NaOH, Na, NaClO, NaClO₃
• Rafinace (přečištění) surových kovů
• Polarografie (koncentrace kovových iontů, elektrody Hg)