utlenianie i redukcja 2, Polibuda, II semestr, fizyka, FIZA, lab, Chemia laborki, chemia ogolna nie organiczna, od radka

Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.

Nr ćwicz.

Data

10.05.2006

Radosław Plackowski

Technologia chemiczna

Kier. inżynieria proc. Chem.

Semestr

Dr inż. Bogdan Wyrwas

przygotowanie:

wykonanie:

ocena:

Reakcje utleniania i redukcji II:

I Wstęp teoretyczny:

1. Amfotery redoks:

Związki, które w zależności od tego czy reagują z silnym utleniaczem, czy z silnym reduktorem są albo reduktorami, albo w drugim przypadku utleniaczami nazywamy amfoterami redoks. Sa to najczęściej jony lub cząsteczki zawierające pierwiastki na pośrednim stopniu utlenienia. Mogą być one zredukowane do niższego stopnia lub utlenione do wyższego. Np.: Mn(II) – Mn(IV) – Mn(VI) – Mn(VII). Z tego szeregu amfoterami redoks są: Mn(IV) i Mn(VI), bowiem występują na posrednim stopniu utlenienia, mogą zatem obniżyć swój stopień utlenienia lub podwyższyć go.

2. Woda utleniona jako utleniacz oraz reduktor w reakcjach redoks:

(utleniacz)

(reduktor)

Jest to typowy amfoter redoks, stosowany częściej jako utleniacz. Jest wygodny w stosowaniu, bowiem nie powoduje wprowadzenia żadnego dodatkowego jonu do badanego roztworu. Nadmiar nadtlenku wodoru rozkłada się łatwo przez wygotowanie , wydziela się przy tym tlen:. 30 % roztwór zwany jest perhydrolem i w tej postaci nadtlenek wodoru jest przechowywany. Przy dłuższym przechowywaniu zachodzi rozkład tej substancji.

W reakcjach z reduktorami nadtlenek wodoru reaguje według pierwszego równania, np. z jonami jodkowymi:

(H2O2 jako utleniacz)

W reakcjach z utleniaczami nadtlenek wodoru działa jak reduktor np.:

(H2O2 jako reduktor)

3. Wpływ środowiska na reakcje redoks:

wzór ogólny tej reakcji:

utleniacz 1 + m1H+ + n1e ó reduktor 1 + m1/2 H2O

Potencjał tego układu można obliczyc ze wzoru Nernsta:

przyjmując, że log aH+ = -pH, można napisać, że:

Gdy reakcja redoks przebiega z udziałem protonu, wówczas zmniejszenie pH, czyli zwiększenie kwasowości środowiska, zwiększa potencjał utleniający układu.

wzór ogólny tej reakcji:

reduktor 2 + m2OH- - n2e ó utleniacz 2 + m2/2 H2O

Potencjał tego układu można obliczyc ze wzoru Nernsta:

przyjmując, że log aOH- = -pOH=pH-14, można napisać, że:

i ostatecznie:

Z ostatecznego wzoru wynika, że w przypadku reakcji redoks, w których biora udział jony OH-, potencjał redoks układu wzrasta w miarę wzrostu pH . Układ ten jest silniejszym utleniaczem w środowiskach bardziej alkalicznych.

c) Kwasowość środowiska wpływa też na reakcje redoks przebiegające z jonami hydratowanymi. W układzie jonów wanadu pięcio- i czterowartościowego potencjał wynosi:

Oba jony są w srodowisku wodnym uwodnione. Reakcja , zatem w środowisku wodnym jest prawie niemożliwa i wytwarza się nowa równowaga redoks. Potencjał tej reakcji zalezy już od nowego potencjału normalnego:

po zmianie [H+] przez pH, otrzymuje sięwyrażenie:

Znając wartości oraz stężenia imożna określić krzywą zależności E od pH, która wskazuje, jak bardzo zmienia się potencjał redoks tego układu w zależności od pH.

Przykład takiej krzywej:

d) Reakcja dysmutacji chloru w układzie chlor-woda zależna jest od pH.

4. Reakcja dysproporcjonowania:

Reakcja dysproporcjonowania (zwane tez reakcją dysmutacji) jest to reakcja polegająca na występowaniu jednego pierwiastka w roli utleniacza i reduktora jednocześnie w jednej reakcji. Np. reakcja:

I. Inne ciekawe reakcje redoks:

1.Niszczenie bilonu narodowego za pomocą kwasu azotowego:

Reakcja zachodzi gwałtownie. Miedź gwałtownie się roztwarza w kwasie azotowym (V) wydzielając ostre opary brunatnego gazu o charakterystycznym, drażniącym zapachu, a roztwór przybiera kolor zielony, a ostatecznie barwę niebieską. Reakcja jest przytym silnie egzotermiczna.

2.Pokrywanie 1-groszówki warstwą rtęci:

3.Spalanie termitu:

Ogrzewana mieszanina drobnych ziaren aluminiowych z tlenkiem żelaza , czyli tzw. Termit Goldschmidta wydzieliła znaczne ilości ciepła.

4.”Węże faraona”:

Podczas spalania rodanku rtęci (II) (biały proszek, nierozp. w wodzie) wytwarzane są bardzo duże ilości popiołu. Rodanek rtęci (II) rozkłada się egzotermicznie w temperaturze 165°.

III . Wnioski:

· Ogromna ilość wytworzonego ciepła przez glin świadczy ojego powinowactwie do tlenu.

· Stosując proste reakcje redoks, jak w przypadku pokrywania 1-groszówki warstewką metalicznej rtęci można na jakiś czas pokryć metale, które reagują z rtęcią warstewką metali ze zwiąku. Niestety tylko na krótki czas, bowiem po pewnym czasie warstewka ulegnie zniszczeniu lub po prostu zetrze się.

· Podczas niektórych redoksów wydzielają się bardzo toksyczne związki. Szczególnie niebezpieczny jest tlenek azotu w reakcji, gdzie niszczyliśmy „bilon narodowy”, bowiem jest toksyczny i ma zdradliwe działanie na układ oddechowy.