Redox-reaktioner

Vi forklarer, hvad redox-reaktioner er, hvilke typer der findes, deres anvendelser, karakteristika og eksempler på redox-reaktioner.

1. Hvad er redox-reaktioner?

I kemi er det kendt som redoxreaktioner, oxidreduktionsreaktioner eller reduktionsoxidationsreaktioner ved enhver kemisk reaktion, hvori en elektronudveksling finder sted mellem de involverede atomer eller molekyler.

Denne udveksling afspejles i ændringen i reagensernes oxidationstilstand. Reagenset, der giver elektroner, gennemgår oxidation, og den, der modtager dem, reducerer dem.

Oxidationstilstanden er tendensen for et atom i et element til at give eller tage elektroner, når det er en del af en kemisk reaktion. Det kaldes også oxidationsnumre eller valenser.

Det udtrykkes i hele tal omkring nul (for neutrale elementer) og er i stand til at nå niveauer på +1, +2 eller +6, for eksempel, eller tværtimod -1, -2 eller -6. Nogle atomer har også varierende oxidationstilstande afhængigt af reaktionen.

I hver redoxreaktion er der således to typer reagenser, der påvirker hinanden:

• Et oxidationsmiddel, der opsamler elektroner og sænker deres oprindelige oxidationstilstand og dermed får en reduktion. Eller hvad der er det samme, øger sin negative elektromagnetiske ladning for at få elektroner.
• Et reduktionsmiddel, der giver elektroner og øger deres oprindelige oxidationstilstand og dermed lider af oxidation. Eller hvad der er det samme, øger sin positive elektromagnetiske ladning ved at miste elektroner.

Kun i nogle tilfælde kan visse reagenser (ampholytes) oxideres og samtidig reduceres, i det såkaldte ampholization. Af resten er redoxreaktioner en af ​​de mest almindelige kemiske reaktioner i universet og er en del af de grundlæggende reaktioner for livets kontinuitet.

Det kan tjene dig: Oxidation

1. Karakteristika ved redoxreaktioner

Redox-reaktioner findes dagligt omkring os. Oxidering af metaller, forbrænding af gas i køkkenet eller endda oxidation af glukose for at opnå ATP i vores krop er eksempler på dette.

I de fleste tilfælde involverer de en betydelig mængde energi, der frigives, samt en permanent ændring i de involverede materialers kemiske karakter.

Slutresultatet af en redoxreaktion er normalt forskellig fra de indledende forbindelser, både i dets kombinatoriske og elektromagnetiske ladningsniveau. Denne proces forstås ofte ud fra "semi-reaktioner" eller delvise reaktioner, som er en måde at segmentere den globale redox-proces på i to: reduktionsprocessen og oxidationsprocessen.

For eksempel:

• Reduktions semireaktion : Cu ²⁺ + 2e ^- -> Cu (reduktion af kobber ved modtagelse af to elektroner).
• Halvreaktion af oxidation : Fe -> Fe ²⁺ + 2e ^- (oxidation af jern ved at miste to elektroner)

Hvilket udgør den globale reaktion Fe + Cu ²⁺ -> Fe ²⁺ + Cu.

1. Typer af redoxreaktioner

Der er forskellige typer redox-reaktioner, udstyret med forskellige egenskaber. De mest almindelige typer er:

• Forbrænding. Alle former for forbrænding fra benzin i en bilmotor eller gas i vores køkkener er redoxreaktioner, der involverer en forbindelse (brændstof) og ilt, og som frigiver en masse energi, enten som varme, lys eller bevægelse (som i tilfælde af eksplosioner). Logisk set fungerer ilt som et oxidationsmiddel og fjerner elektroner fra forbindelsen.
• Oxidation. Oxidation beskrives almindeligvis som nedbrydning af visse materialer, især metalliske, ved iltpåvirkning på dem. Det er et verdensomspændende kendt og dagligdags fænomen, især i kystbyer, hvor salte fra miljøet fremskynder (katalyserer) reaktionen. Derfor skal en bil, efter at have bragt os til stranden, rengøres for ethvert spor af saltvand.
• Desproporcin. De er også kendt som opløsningsreaktioner, og de har et unikt reagens, der reduceres og oxideres på samme tid, da deres molekyler virker sammen. Et typisk tilfælde heraf er nedbrydning af hydrogenperoxid (H202).
• Enkel rulning Også kaldet enkle substitutionsreaktioner, forekommer det, når to elementer udveksler deres respektive steder inden for den samme forbindelse. Det vil sige, at ét element erstatter et andet i dets nøjagtige sted med formlen, og balanserer dets respektive elektromagnetiske ladninger med andre atomer efter behov. Dette er hvad der sker, når et metal fortrænger brintet i en syre, og der dannes salte, som det sker, når batterierne i et apparat går i stykker.

1. Eksempler på redoxreaktioner

Eksempler på redoxreaktioner er meget rigelige. Vi vil forsøge at give et eksempel på hver af de ovenfor beskrevne typer:

• Octanforbrænding, en kulbrinteindhold af benzin, finder sted i vores bils motor. Dette sker, når henholdsvis ilt og oktan reagerer, oxiderer og reducerer, frigiver energi, der bruges til at generere arbejde i motoren, og biproduktion af kuldioxid og damp fra Vand i processen. Alt efter følgende formel:

2C ₈ H ₁₈ + 25O ₂ -> 16CO ₂ + 18H ₂ O + E (energi)

• Nedbrydning af brintperoxid, også kaldet brintperoxid, forekommer, når brintperoxid i nærværelse af vand og ilt, deres egne bestanddele atomer, mister hydrogenperoxid sin tilstand af oxidation -1 og ender med at blive simpelthen vand og elementært ilt, hvilket genvinder en neutral elektromagnetisk tilstand. Dette sker i henhold til formlen:

2H ₂ O ₂ -> 2H ₂ O + O ₂

• Fortrængning af sølv med kobber, det klassiske eksempel kan verificeres med en vandig opløsning af sølvnitrat og et stykke kobber. Når vi senker det sidstnævnte i opløsningen, vil vi straks bemærke en farveændring (gå mod blåt) og dannelsen omkring kobber af små metalliske krystaller (bundfald). Dette vil indikere, at du har udskiftet sølvet i opløsningen i henhold til følgende formel:

Cu + 2AgNO ₃ -> Cu (NO ₃ ) ₂ + 2Ag

1. Industrielle applikationer

De industrielle anvendelser af redox-reaktioner er uendelige. For eksempel er forbrændingsreaktioner ideelle til at fremstille arbejde, det vil sige bevægelse eller elektricitet: det er, hvad elektriske anlæg, der brænder kul, gør for at få varme og fordampe vand, for eksempel. Det forekommer også inden i motoren på køretøjer med fossilt brændstof .

På den anden side er redoxreaktioner med substitution og forskydning nyttige til opnåelse af visse elementer i en ren tilstand, som ikke ofte ses i naturen.

For eksempel er sølv meget reaktivt. Selvom det er sjældent at finde det rent i mineralsk undergrund, kan en høj grad af renhed opnås gennem en redox-reaktion. Det samme sker når man får salte og andre forbindelser.

Følg med: Metabolisme