Oxidation, reduktion och
redoxreaktioner
Niklas Dahrén
Vad innebär oxidation och reduktion?
ü
Oxidation:Ettämne(atomellerjon)fårettelektronunderskottgenomattelektroneravgesfullständigtellertill
vissdel(partiellt).Ämnetsoxidationstalkommerdåöka(blimerpositivt).
ü
Reduktion:Ettämne(atomellerjon)fårettelektronöverskottgenomattelektronerupptasfullständigtellertill
vissdel(partiellt).Ämnetsoxidationstalkommerdåminska(blimernegativt).
-
Ämne1
-
Ämne2
Oxidation och reduktion sker när en elektron
överförs fullständigt från natrium till fluor
ü Videnreaktionmellanennatriumatomochenfluoratom kommernatriumatomenavgeenelektrontill
fluoratomen.Dettaskerp.g.a.attfluoratomenharhögstelektronegativitetochdrarfullständigtåtsig
natriumatomensendavalenselektron.Natriumatomenoxiderasalltsåidennareaktionochomvandlastillen
positivtladdadnatriumjon.Fluoratomentaruppelektronensomnatriumatomenharavgett.Detinnebäratt
fluoratomenreducerasochomvandlasdåtillennegativtladdadfluoridjon.
ü Dettaärettexempelpåoxidationochreduktionnärelektroneravgesochupptasfullständigt.
Oxideras
Reduceras
Bildkälla:"NaF"avWdcf - Egetarbete.LicensieradunderCreative Commons Attribution-Share Alike 3.0viaWikimedia Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NaF.gif#mediaviewer/File:NaF.gif
Oxidation och reduktion sker även om
elektronöverföringen inte är fullständig
H2
Oxideras
+
Cl2
2HCl
Reduceras
ü
Närvätgasreagerarmedklorgasskeroxidationochreduktion:Närvätgasreagerarmedklorgasochbildar
vätekloridoxiderasväteatomerna medankloratomernareduceras.Dettaskereftersomklorärmer
elektronegativtochdraråtsigdegemensammaelektronerna.Detskerdockingenfullständigelektronöverföring
eftersomskillnadenielektronegativitetinteärtillräckligtstorförattelektronernaskaöverförasfullständigttill
kloratomerna.
ü
Ävenomdetinteskerenfullständigelektronöverföringärdettaändåettexempelpåenoxidationresp.
reduktion.Väteatomernafårett”elektronunderskott”ochkloratomernaettelektronöverskott”eftersomde
gemensammabindningselektronernaförskjutsmotkloratomerna.
Vid förbränningar reagerar bränslet med syrgas
och en oxidation resp. reduktion sker
ü
Iförbränningsreaktioneroxiderasbränsletmedansyretreduceras:Vidförbränningarreagerarbränslet(detämne
somförbränns)meddensyrgas(O2)somfinnsiluften.Syreatomernaisyrgasmolekylernaärelektronegativaoch
draråtsigvalenselektronerfrånatomernaibränslet.Dettainnebärattbränsletoxiderasochsyreatomerna
reduceras.Elektronernaattraherasrelativtstarkttillsyreatomernasatomkärnorochförlorardärmedmycket
energi.Elektronenerginfrisättsdåsomvärme- ochljusenergitillomgivningen(detbörjarbrinna!).
ü
Omvit.ex.förbrännerkolkommerkolatomernareageramedsyrgaseniluftenochproduktensombildasär
koldioxid:
C+O2
Oxideras
ü
Reduceras
CO2
Iovanståendereaktionskeringenfullständigelektronöverföringtillsyreteftersomdetär2ickemetallersom
reagerarmedvarandraochdärmedärskillnadenielektronegativitetintetillräckligtstor.Mendetärändåen
oxidationresp.reduktionsomskereftersomelektronernakommerförskjutasmotsyreatomerna.
Vid förbränning av magnesium sker en
oxidation och en reduktion
Oxideras
4e-
Reduceras
2Mg + O2
Ettstortantalmagnesiumatomeroch
syremolekylerreagerar medvarandra.Men
molförhållandet är2:1vilketinnebärattdet
ärdubbeltsåmångaMgjämförtmedO2
sombehövsförattreaktionenskafungera.
ü
2Mg2+ +2O2Ettstortantalpositiva
magnesiumjoner(Mg2+) ochnegativa
oxidjoner(O2-)bildas.
Molförhållandet mellan
magnesiumjonernaochoxidjonerna
är1:1(eller2:2).
2MgO
Jonernabindertillvarandramedjonbindningoch
jonföreningenmagnesiumoxid(MgO)bildas.
2:anframförinnebärinteattdetärenbart2
styckenMgO sombildasutandenvisaratt2mol
Mgoch1molO2 gerupphovtill2molMgO.Kom
ihågattsalterbeståravmassvismedjonersom
sitterienkristallstruktur.
Vidförbränningavmagnesiumöverförsvalenselektronernafullständigttillsyreatomerna:Vidförbränningav
magnesiumkommermagnesiumatomernareageramedluftenssyrgas.Syreärmycketmerelektronegativtjämfört
medmagnesiumochkommerdärfördratillsigmagnesiumatomernasvalenselektronerfullständigt.Magnesium
tillhörgrupp2ochhardärför2valenselektroner.Varjemagnesiumatomavgerdärför2valenselektroneri
reaktionenmedsyrgas.Varjesyreatomharmöjlighetatttaupp2valenselektronereftersomsyretillhörgrupp16
ochdärmedhar6valenselektroner.
En oxidation resp. reduktion kan även ske genom
avgivande och upptagande av väteatomer
ü
Ettämnesomavgerenellerfleraväteatomer(ämneAinedanståendeexempel)oxideraseftersomde
elektronersomtillhörväteatomernaocksåförsvinneriväg.Detinnebärattämnetförlorarelektroneroch
därförharoxiderats.
H.
A-H+B
Oxideras
ü
Reduceras
A+B-H
Ettämnesomupptarenellerfleraväteatomer(ämneBiovanståendeexempel)reduceraseftersomde
elektronersomtillhörväteatomernaocksåföljermed.Detinnebärattämnetfårelektronerochdärförhar
reducerats.
Etanol (vanlig alkohol) oxideras i levern till
acetaldehyd
ü Etanoloxideras:Etanoloxiderasileverniflerasteg.Idetförstasteget(somvisashärnedanför)oxiderasetanol
genomatt2etanolmolekyleravgertotalt4väteatomer(medtillhörandeelektroner)tillensyremolekyl.Det
bildasdå2molekyleracetaldehydoch2vattenmolekyler.
Acetaldehyd(etanal)
Etanol
2C2H5OH+O2
Oxideras
Alkoholdehydrogenas
2CH3CHO+2H2O
Reduceras
ü Egentligenärdetkolatomensomoxideras:Omviärextranoggrannasåärdetfaktisktenavkolatomernaietanol
somoxideras(densombindersyret).Omvisätterutoxidationstalenförallaatomerietanolochacetaldehydså
kommerviseattdetärkolatomensomharoxiderats.Manbrukardockvanligtvissägaattdetärhela
etanolmolekylensomharoxiderats.
Redoxreaktioner
ü
Redoxreaktionerärreaktionerdåettämneoxiderasmedanettannatämnereduceras.
ü
”red”=reduktion”ox”=oxidation
C+O2
Oxideras
Reduceras
CO2
Oxidations- och reduktionsmedel
ü
Oxidationsmedel:Ettämnesomharförmågaattoxideraettannatämne.Ämnenmedhögelektronegativitet
(t.ex.syre,kväveochfluor)ärbraoxidationsmedel.
ü
Reduktionsmedel:Ettämnesomharförmågaattreduceraettannatämne.Ämnenmedlågelektronegativitet
(t.ex.olikametallerochkol)ärbrareduktionsmedel.
Reduktionsmedel
Oxidationsmedel
C+O2
Oxideras
Reduceras
CO2
ü Förbränningavkol:Syreatomernafungerarsomoxidationsmedeleftersomsyreatomerna”draråtsig”valenselektrone
frånkolatomenochdärmedoxiderarkolatomen.Kolatomenfungerarsomreduktionsmedeleftersomkolatomen”gerbort”valenselektronertillsyreatomerna ochdärmedreducerardessa.
Uppgift 1:
Vilket ämne oxideras resp. reduceras i nedanstående reaktion och
vilket ämne är oxidations- resp. reduktionsmedel?
F2
Reduceras/
oxidationsmedel
+ H2
2HF
Oxideras/
reduktionsmedel
Lösning:
o
o
o
Väteatomernaoxiderasochfluoratomernareduceraseftersomfluorärmerelektronegativtochdraråtsigde
gemensammaelektronerna.
Fluoratomernafungerarsomoxidationsmedeleftersomfluoratomernatarelektronerfrånväteatomernavilket
innebärattväteatomernaoxideras.
Väteatomernafungerarsomreduktionsmedeleftersomväteatomernaavgerelektronertillfluoratomernavilket
innebärattdereduceras.
Uppgift 2:
Vilket ämne oxideras resp. reduceras i nedanstående reaktion och
vilket ämne är oxidations- resp. reduktionsmedel?
Cl2
Reduceras/
oxidationsmedel
+
2K
2KCl
Oxideras/
reduktionsmedel
Lösning:
o
o
o
Kaliumatomernaoxiderasochkloratomernareduceraseftersomklorärmerelektronegativtochdraråtsigde
gemensammaelektronerna.
Kloratomernafungerarsomoxidationsmedeleftersomkloratomernatarelektronerfrånkaliumatomernavilket
innebärattkaliumatomernaoxideras.
Kaliumatomernafungerarsomreduktionsmedeleftersomkaliumatomernaavgerelektronertillkloratomerna
vilketinnebärattdereduceras.
Uppgift 3:
Vilket ämne oxideras resp. reduceras i nedanstående reaktion och
vilket ämne är oxidations- resp. reduktionsmedel?
2e-
Fe
Oxideras/
reduktionsmedel
+
Cu2+
Fe2+ +Cu
Reduceras/
oxidationsmedel
Lösning:
o
o
Eftersomjärnatomen(Fe)efterreaktionenblirenpositivtladdadjärnjon(Fe2+)såmåstejärnatomenhaavgivit
2valenselektroner.Järnatomenhardärmedoxideratsochsamtidigtfungeratsomreduktionsmedel.
Eftersomkopparjonen(Cu2+)efterreaktionenintelängreärpositivtladdadutanharblivitenvanligkopparatom
såmåstekopparjonenhafått2elektroner.Kopparjonenhardärmedreduceratsochsamtidigtfungeratsom
oxidationsmedel.
Sammanfattning: Exempel på redoxreaktioner
1.
Enskildaelektroneravgesfullständigtfrånettämneochupptasfullständigtavettannatämne:
Ox
Fe
2.
+
H2
+
Red
Cl2
Fe2+
+
Cu
à
2HCl
Enellerfleraväteatomeravgesfrånettämne(inkl.tillhörandeelektroner)ochupptasavettannatämne:
Red
Ox
2C2H5OH +O2
4.
à
Enskildaelektroneravgestillvissdel(partiellt)frånettämneochupptastillvissdel(partiellt)avettannat
ämne(elektronernaförskjutsmotdetandraämnet):
Ox
3.
Red
Cu2+
à
2CH3CHO +2H2O
Ettämnereagerarmedsyre:
Ox
C
+
Red
O2
à
CO2
(detärenavkolatomernaietanolsomoxideras)
SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:
http://www.youtube.com/Kemilektioner
http://www.youtube.com/Medicinlektioner
