Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto
Oxidace a redukce jsou chemické reakce spojené s výměnou elektronů. Při oxidaci látka elektrony uvolňuje a její oxidační číslo se zvyšuje. Při redukci látka elektrony přijímá a její oxidační číslo se snižuje.
Reakce hoření vodíku na vzduchu probíhá explozívně podle rovnice 2H2
+
O2
2H2O
Můžeme pozorovat oxidaci vodíku. Celkem čtyři atomy vodíku uvolňují každý po jednom elektronu. Oxidační číslo vodíku se při reakci mění z 0 na +I. Čtyři uvolněné elektrony přijímá redukující se kyslík. Každý atom kyslíku přijme dva elektrony. Oxidační číslo kyslíku se při reakci mění z 0 na –II.
Oxidační činidlo je látka, která při oxidačně-redukční reakci vyvolává oxidaci jiné látky a sama se při tom redukuje. Redukční činidlo je látka, která při oxidačně-redukční reakci vyvolává redukci jiné látky a sama se při tom oxiduje. Při korozi železa vzniká oxid železitý. Reakce probíhá podle rovnice. 4Fe + 3O2 2Fe2O3 Oxidačním činidlem způsobujícím korozi železa je kyslík. Při aluminotermické výrobě chrómu probíhá vyredukování kovového chrómu z nerostu chromitu podle rovnice Cr2O3 +
2Al
2Cr
+
Al2O3
Redukčním činidlem způsobujícím vyredukování chrómu je kov hliník.
Význam a využití oxidačně - redukčních dějů a)
Výroba významných sloučenin
b)
Elektrické články a akumulátory
c)
Elektrolýza
d)
Výroba kovů
e)
Koroze
f)
Pokovování
g)
Oxidačně redukční odměrná analýza
h)
Automobilový katalyzátor
a) S pomocí oxidačně redukčních reakcí se vyrábí řada důležitých sloučenin. Například kyselina chlorovodíková, amoniak, kyselina dusičná, kyselina sírová a další.
H2
+
Cl2
2HCl
3H2
+
N2
2NH3
4NH3 +
5O2
4NO
2NO
+
6H2O
O2
2NO2
2NO2 +
H2O
HNO3 +
HNO2
S
+
O2
SO2
2SO2
+
O2
2SO3
+
b) Ponoříme-li do roztoku síranu měďnatého dvě elektrody, jednu z mědi, druhou ze zinku a vodivě je spojíme přes citlivý galvanoměr, ukáže přístroj výchylku. Vytvořili jsme jednoduchý elektrický článek. Jeho napětí bude záviset na koncentraci roztoku síranu měďnatého. Příčinou jsou chemické reakce. Měďnatá sůl se bude oxidovat na kovovou měď, zinek se bude rozpouštět za vzniku zinečnaté soli.
Cu+II Zn
+
Sumárně CuSO4 +
2e
Cu Zn+II
Zn
+
2e
ZnSO4 +
Cu
Olověnný akumulátor je založen na oxidačně-redukční chemické reakci Pb
+
PbO2 +
2H2SO4
2PbSO4
+
2H2O
c) Výroba hliníku
z taveniny bauxitu a kryolitu se provádí elektrolýzou. Tavenina v elektrolyzéru se rozkládá působením stejnosměrného elektrického proudu. Na záporné elektrodě – katodě probíhá vyredukování hliníku. Na kladné elektrodě- anodě probíhá oxidace a vzniká kyslík. Ten okamžitě reaguje s uhlíkem anody na oxid uhličitý.
Rovnice sumárně 2Al2O3
4Al
+
Rovnice na katodě 4Al+III +
12e
4Al
Rovnice na anodě 6O-II
3O2
+
12e
3O2
d) Výroba kovů z rud využívá oxidačně redukčních reakcí. Železo se vyrábí ve vysokých pecích z železných rud redukcí uhlíkem a oxidem uhelnatým. Redukcí uhlíkem se vyrábí mnoho dalších kovů například olovo, cín, zinek a bizmut. Chróm se vyrábí z chromitu aluminotermicky, redukcí hliníkem. Aluminotermicky se vyrábí také mangan. Sodík se vyrábí z taveniny chloridu sodného elektrolýzou redukcí na katodě. Na anodě vzniká chlór. Germanium se vyrábí z oxidu germaničitého obsaženého v elektrárenském popílku redukcí vodíkem. Také molybden, wolfram a čisté železo se mohou připravit z oxidů redukcí vodíkem. Při kyanidovém způsobu získávání zlata se tento ušlechtilý kov vyredukovává zinkem.
e) Při korozi se železo oxiduje vzdušným kyslíkem na oxid železitý, rez. Dochází tak k pomalému rozpadu železných předmětů. Ochranou jsou nátěry nebo pokovování. Zamezí se přístupu kyslíku. f) Nejběžnějším pokovováním je pozinkování, pocínování nebo postříbření. Může se provádět elektrolyticky na katodě, nebo s využitím elektrochemické řady kovů. Kovy jsou seřazeny podle svých oxidačně redukčních vlastností do řady. Vlevo stojí kovy které se snadněji oxidují než redukují. Směrem doprava postupně klesá schopnost se oxidovat a roste schopnost se redukovat. Nejvíce vlevo stojí alkalické kovy. Pak kovy 2.A skupiny PSP. Následují přechodné kovy. Nakonec stojí kovy ušlechtilé. Ponoříme-li do roztoku dusičnanu stříbrného měděnou minci, po chvíli pozorujeme, že se postříbřila. Měď leží v elektrochemické řadě vlevo od stříbra. Měď se rozpouští na měďnatou sůl, oxiduje se. Ze stříbrné soli se na povrchu mědi vylučuje stříbro redukcí. 2AgNO3
+
Cu
Cu(NO3)2
+
2Ag
g) Jednou z metod kvantitativní analýzy - zjišťování obsahu složky ve vzorku je odměrná analýza. Stanovovaná složka a činidlo spolu reagují v roztoku až do úplného spotřebování stanovované složky. Její obsah se pak vypočítá z chemické rovnice. Část odměrné analýzy využívá oxidačně redukčních reakcí. Při manganometrii lze stanovit obsah železnatých solí v roztoku reakcí s roztokem manganistanu draselného.
10FeSO4 + 8H2O
2KMnO4 +
8H2SO4
5Fe2(SO4)3
+ K2SO4 + 2MnSO4 +
h) Škodlivé plyny vznikající spalováním kapalných paliv v automobilových motorech se mění oxidačně redukční reakcí katalyzovanou platinou (platinový katalyzátor) na dusík a oxid uhličitý. Pt
2NO + 2CO
N2 + 2CO2
Použitá literatura MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 3., přeprac. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2005, 240 s. ISBN 80-7182-055-51. ŠRÁMEK, Vratislav a Ludvík KOSINA. Obecná a anorganická chemie. 2. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2000, 262 s. ISBN 80-718-2099-7. STS-51-L. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 201306-05]. Dostupné z: cs.wkipedia.org/wiki/STS-51-L
Registrační číslo projektu Šablona
CZ.1.07/1.5.00/34.0951 III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT
Autor
Ing. František Paseka
Název materiálu
19. Oxidace a redukce
Ověřeno ve výuce dne
11. 6. 2013
Předmět
Chemie
Ročník
První
Klíčová slova
Oxidace, redukce, oxidační činidlo, redukční činidlo, oxidační číslo, elektrický článek, elektrolýza, katoda, anoda, elektrochemická řada, pokovování, aluminotermie, odměrná analýza, manganometrie, koroze.
Anotace
Na počátku prezentace jsou vysvětleny základní pojmy. Oxidace, redukce, oxidační a redukční činidlo. Následující snímky jsou věnovány významu a využití oxidačně redukčních dějů. Jednotlivé způsoby jsou dokumentovány příklady.
Metodický pokyn
Prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako materiál určený k samostudiu
Počet stran
13
Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.
