Oxidation och reduktion: 1. Vad är en oxidation? (förbränning är en

Oxidation och reduktion:
1. Vad är en oxidation? (förbränning är en typ av oxidation), När ett ämne avger elektroner säger man att det oxideras. Ex. 𝐶𝑢 → 𝐶𝑢2+ + 2𝑒 − .
2. vad är en reduktion? När ett ämne tar upp elektroner säger man att det reduceras. Ex. 2𝐴𝑔+ + 2𝑒 − → 2𝐴𝑔
3. Vad är en redox reaktion? Fria elektroner är fruktansvärt reaktiva. Därför sker det alltid en reduktion samtidigt som det sker en oxidation. Hela
reaktionsförloppet kallas för en redox reaktion.
4. magnesium brinner i syrgas och bildar magnesiumoxid. Skriv formeln för oxidationen, reduktionen och den sammanlagda redox formeln?
Svar: eftersom magnesium är en alkalisk jordartsmetall. Kan den avge 2 elektroner. Varje syreatom i syrgasen kan på sin sida ta upp 2 elektroner.
Oxidation: → 𝑀𝑔2+ + 2𝑒 − .
Redox reaktion: 𝑀𝑔 + 𝑂2 → 𝑀𝑔𝑂
Reduktion: 𝑂2 + 4𝑒 − → 2𝑂2−
Balanseras: 2𝑀𝑔 + 𝑂2 → 2𝑀𝑔𝑂
5. Ange vilket ämne som reduceras respektive vilket ämne som oxideras i följande redox reaktion: 𝑪𝒖 + 𝟐𝑨𝒈+ → 𝑪𝒖𝟐+ + 𝟐𝑨𝒈?
(2𝐴𝑔+ + 2𝑒 − → 2𝐴𝑔) reduceras och (𝐶𝑢 → 𝐶𝑢2+ + 2𝑒 − oxideras).
6. vad är reduktionsmedel respektive oxidationsmedel?
Reduktionsmedlet oxideras: metaller är exempel på reduktionsmedel. När en metall oxideras, ser den till att ett annat ämne reduceras. Det ämne som
oxideras (avger en elektron) kallas därför för reduktionsmedel.
Oxidationsmedlet reduceras: halogener är exempel på oxidationsmedel, det ämne som reduceras ser till att ett annat ämne oxideras. Det ämne som
reduceras kallas oxidationsmedel.
7. Ange vilket ämne som är en reduktionsmedel respektive oxidationsmedel i följande redox reaktion: 2Na + Cl2 →2Na+ + 2Cl–?
2Na →2Na+ + 2e– (oxideras) Natrium är en alkalimetall så det här är en reduktionsmedel.
2e– + Cl2 →2Cl– (reduceras) klor är en halogen. Så det här är en oxidationsmedel.
8. vad betyder att ett ämne är elektropositiv? En del metaller är mer benä41
gna än andra att oxideras. De som bara har en valenselektron är mer benägna att oxideras än de som har två eller tre. Man kan rangordna olika ämnen
efter deras reducerande egenskap. Ju starkare reducerande förmåga, desto större förmåga att bilda positiva joner har ämnet, och desto mer elektropositivt
säger man att ämnet är.
9. I ett kärl som innehåller 𝑪𝒖𝟐+-lösning lägger man en bit Zn. I ett annat kärl, som innehåller 𝒁𝒏𝟐+ -lösning, lägger man en bit Cu. I det första
kärlet bildas det en rödaktig beläggning av Cu på zinkbiten (som samtidigt minskar i vikt), men i det andra kärlet händer just ingenting.
A) vilket är det starkaste reduktionsmedlet, zink eller koppar?
B) vilken är oxidations-, reduktions- och redox formeln för den reaktion som sker?
Svar:
A) I det första kärlet avger Zn elektroner som tas upp av 𝐶𝑢2+. Zinken
reducerar alltså kopparjonerna. Eftersom kopparn inte klarar av att
reducera zinkjonerna, är zink ett starkare reduktionsmedel än koppar.
B) Oxidation: 𝑍𝑛 → 𝑍𝑛2+ + 2𝑒 −
Reduktion: 𝐶𝑢2+ + 2𝑒 − → 𝐶𝑢
Redoxreaktion: 𝑍𝑛 + 𝐶𝑢2+ → 𝑍𝑛2+ + 𝐶𝑢
9) vad säger elektrokemiska spänningsserien? (säger hur elektropositiv metallen
är). Den elektrokemiska spänningsserien är den skala som visar i vilken ordning
metallerna kommer när det gäller ädla och oädla metaller. Man kan kalla den en
"oxidationsskala" eftersom man med hjälp av den elektrokemiska spänningsserien kan
avläsa vilken av två metaller som kommer att oxidera/reducera i händelse av en
redoxreaktion. De som är oädla bildar gärna joner medan de som är ädla bildar ogärna
joner. Alla de metaller som står till vänster om väte i den elektrokemiska
spänningsserien är starka reduktionsmedel än väte.
10. vad menas med väteutdrivande metaller?
Om man lägger en bit av en metall som har svagare reducerande förmåga än väte i en syra(som innehåller många vätejoner), så kommer det att bildas
vätgas, samtidigt som metallen oxideras till joner. Eftersom vätgas ”drivs ut” ur lösningen kallar man dessa metaller för väteutdrivande.
11. förklara halogenernas oxiderande förmåga?
Halogener är starka oxidationsmedel. På samma sätt som med metallerna så har halogener en skalla som visar vilka grundämnen som har störst
oxiderande förmåga. Ju större oxiderande förmåga en halogen har desto större förmåga att bilda negativa joner har ämnet,
och desto mer elektronegativt säger man att ämnet är.
12. i en bägare med Cl2 häller du en lösning av kaliumbromid, och till en annan bägare med Br2 häller du en lösning av
kaliumklorid. A) i vilken av bägarna sker det en reaktion? B)vilken är oxidations-, reduktions- och redox formeln för
den reaktion som sker?
Svar) A) eftersom Cl2 är mer elektronegativt än Br2, kommer kloratomerna att oxidera bromidjonerna i den första bägaren.
B) Oxidation:(2𝐵𝑟 − → 𝑂2 + 2𝑒 − ). Reduction:𝐶𝑙2 + 2𝑒 − → 2𝐶𝑙− . Redox :( 2𝐵𝑟 − + 𝐶𝑙2 → 𝐵𝑟2 + 2𝐶𝑙− ).
13. vad består OT för? Oxidations tal.
14. vad är oxidationstal(OT)? I de allra flesta kemiska reaktioner (dock ej protolyser) sker någon slags överföring av elektronerna mellan de ingående
grundämnena. För att hålla reda på elektronerna i en reaktion har man infört s.k. oxidationstal (OT), ett sätt att ”bokföra” elektronerna i en reaktion. T.ex.
aluminiumjon(Al 3+) bildats genom att en aluminiumatom oxiderats och avgett 3e- därför har den oxidationstalet +III. (man anger oxidationstalet med
romerska siffror).
15. vad har en aluminium metall för oxidationstal? aluminium metallen är varken oxiderats eller reducerats, därför har den oxidationstallet . Och
0
𝑠𝑘𝑟𝑖𝑣𝑠 𝐴𝑙
.
16. sätt ut oxidationstalen i CuO och 𝑪𝒖𝟐 𝑶 och ange ämnenas namn?
Svar: i CuO har syret 𝑂𝑇 = −𝐼𝐼: 𝐶𝑢𝑂𝐼𝐼 . Eftersom den totala laddningen är noll, måste kopparn ha 𝑂𝑇 = −𝐼𝐼: +𝐼𝐼−𝐼𝐼
𝐶𝑢 𝑂 . Ämnet kallas därför koppar(II)oxid. I
−𝐼
𝐶𝑢2 𝑂 har syret också 𝑂𝑇 = 𝐶𝑢−𝐼𝐼
.
Eftersom
den
totala
laddningen
också
här
är
noll,
måste
kopparn
i
detta
fall
ha 𝑂𝑇 = +𝐼: +𝐼𝐼
𝑂
𝐶𝑢2 𝑂 . Ämnet kallas därför
2
koppar(I)oxid.
De flesta övergångsmetallerna kan bilda mer än ett slags joner. Koppar kan till exempel bilda både 𝐶𝑢+ 𝑜𝑐ℎ 𝐶𝑢2+ − 𝑗𝑜𝑛𝑒𝑟. För att kunna skilja på de två
kopparoxiderna CuO och 𝐶𝑢2 𝑂 måste man använda oxidationstalet för koppar.
17. Lägg tabben från sidan 147
18. sätt in oxidationstalet för de ingående ämnena i denna reaktion: (𝒁𝒏 + 𝟐𝑯+ → 𝒁𝒏𝟐+ + 𝑯𝟐 )?
Oxidation: 𝑍𝑛 → 𝑍𝑛2+ + 2𝑒 −
reduktion: 2𝐻 + + 2𝑒 − → 𝐻2
0 +𝐼 +𝐼𝐼
0
vi sätter ut oxidationstalen för de ingående ämnena: =𝑍𝑛+2𝐻
+ →𝑍𝑛 2+ +𝐻
2
redox reaktion: 𝑍𝑛 + 2𝐻 + → 𝑍𝑛2+ + 𝐻2
oxidationstalet hos zink ökar eftersom det går från 0 → +𝐼𝐼. Det betyder att zinkmetallen oxideras. För vätet gäller det omvända. Där minskar
oxidationstalet, eftersom det går från +𝐼 → 0. Det betyder att väte jonerna reduceras.
19.använd oxidationstalet för att balansera denna reaktion: (𝑪𝒖 + 𝑵𝑶−𝟑 → 𝑪𝒖𝟐+ + 𝑵𝑶)?
Svar:
För att kunna se vilka ämnen som reduceras respektive oxideras sätter vi ut oxidationstalen:
0
+𝑉−𝐼𝐼 +𝐼𝐼
+𝐼𝐼−𝐼𝐼
𝟐+ + 𝑵𝑶
𝑪𝒖 + 𝑵𝑶−
𝟑 → 𝑪𝒖
Syret har 𝑂𝑇 = −𝐼𝐼. Både till höger och vänster om reaktionspilen därför har syret varken oxiderats eller reducerats. Koppar har däremot oxiderats,
eftersom dess oxidationstal ökar från 0 → +𝐼𝐼. Det betyder att varje kopparatom har avgett 2𝑒 − . Kvävet, å andra sidan har reducerats, eftersom dess
oxidationstal minskat från +𝑉 → +𝐼𝐼. Det betyder att varje kväveatom tagit upp 3𝑒 − . För att antalet elektroner ska kunna balanseras, måste det alltså
oxideras 3 st. kopparatomer samtidigt som 2 kväveatomer (i nitratjonen) reduceras. Då avger de tre kopparatomerna tillsammans 3 ∗ 2𝑒 − = 6𝑒 − ,
samtidigt som de två kväveatomerna tillsammans tar upp 2 ∗ 3𝑒 − = 6𝑒 − . Vi skriver koefficienterna i formen:
0
+𝑉−𝐼𝐼
+𝐼𝐼
+𝐼𝐼−𝐼𝐼
𝟐+ + 𝟐𝑵𝑶
𝟑𝑪𝒖 + 𝟐𝑵𝑶−
𝟑 → 𝟑𝑪𝒖
I nästa steg måste vi balansera laddningarna, på vänstersidan är det sammanlagda antalet laddningar 2 ∗ (1 −) = 2 −, och på högersidan är det 3 ∗
(2 +) = 6 +. Eftersom reaktionen sker i sur lösning (det är ju salpetersyra), balanserar vi med 𝐻 + på vänster sida. Vi behöver 8 st 𝐻 + för att den
sammanlagda laddningen på vänster sida ska bli +6.
0
+𝑉−𝐼𝐼
+𝐼𝐼
+𝐼𝐼−𝐼𝐼
𝟐+ + 𝟐𝑵𝑶
𝟖𝑯+ +𝟑𝑪𝒖 + 𝟐𝑵𝑶−
𝟑 → 𝟑𝑪𝒖
Det väte som vi nu lagt till på vänstersidan måste förstås på något vis också finnas med på högersidan. Det reagerar med syret från nitratjonerna och bildar
vatten. Eftersom vi har 8𝐻 + på vänster sidan, bildas 4𝐻2 𝑂 på högersidan.
0
+𝑉−𝐼𝐼
+𝐼𝐼
+𝐼𝐼−𝐼𝐼
𝟐+ + 𝟐𝑵𝑶 + 4𝐻 𝑂
𝟖𝑯+ +𝟑𝑪𝒖 + 𝟐𝑵𝑶−
2
𝟑 → 𝟑𝑪𝒖
Allra sist kontrollerar vi att antalet syre stämmer på både sidorna. På vänstrasidan har vi 2*3=6 st syre och på högersidan 2*1+4*1=6 st syre. Vi har lyckats
balansera
formeln.
Vilket oxidationstal har kväve i föreningarna:
a) NO3c) NO
e) N2
b) NO2
d) N2O
f) NH3
svar:
a) V
c) II
e) 0
b) IV
d) I
f) -III
a) NO3-. Syre bidrar totalt med -VI i OT. Laddningen på jonen är 1-. För att oxidationstalen ska kunna summeras ihop till jonens laddning måste kväve ha V
som OT.
b) NO2. Syre bidrar totalt med -IV i OT. Molekylen är oladdad, så kväve måste ha IV som OT för att "ta ut" de negativa OT.
c) NO. Syre bidrar totalt med -II i OT. Molekylen är oladdad, så kväve måste ha II som OT för att "ta ut" de negativa OT.
d) N2O. Syre bidrar totalt med -II i OT. Då molekylen är oladdad måste N ha I som OT.
e) N2. Två atomer med identisk elektronegativitet binder till varandra. De äger precis lika många elektroner var, vilket betyder att de varken är oxiderade
eller reducerade med tanke på deras grundtillstånd som atomer. N har 0 i OT.
f) NH3. Väte är i förening till icke-metaller, vilket betyder att den har I i OT. Totalt bidrar H med III i OT. Då molekylen är oladdad måste N ha -III som OT.
Bestäm oxidationstal för alla ingående ämnen i föreningen CuSO4
Svar: Cu(II)S(VI)O(-II)4
Detta är en jonförening, som består av en atomär katjon, och en molekylär anjon. Summan av oxidationstalen för en jon är alltid lika med laddningen.
Vi har med andra ord jonerna Cu2+ och SO42-.
Cu2+ är lätt att bestämma oxidationstal för. Det är Cu(II).
För SO42- för vi använda oss av reglerna som vi listade ovan. "O har alltid -II som OT i förening".
Summerat har alla syreatomer oxidationstalet -VIII, vi har en totalladdning på jonen som är -2. Det måste med andra ord kompenseras med att något ämne
bidrar med +VI i OT. Det finns bara en atom kvar i föreningen och detta är svavel. Svavel har i denna föreningen oxidationstalet S(VI).