Primjeri pitanja o oksidaciji i redukciji
Pendahuluan
Oksidacija i redukcija su fundamentalni koncepti u hemiji koji su međusobno povezani i neodvojivi. Ovi procesi se odvijaju istovremeno u reakciji poznatoj kao redoks reakcija (oksidacijsko-redukcijska reakcija). U ovoj reakciji, supstanca koja se oksidira oslobađa elektrone, dok supstanca koja se redukuje dobija elektrone. Da bismo dublje razumjeli, pogledajmo primjer problema i njegovo objašnjenje.
Pitanja i diskusija o oksidaciji i redukciji
Primjer pitanja 1
Pitanje:
Odredite supstance koje se oksidiraju i redukuju u sljedećoj reakciji:
\[ 2Mg(s) + O_2(g) \rightarrow 2MgO(s) \]
Diskusija:
Da bismo utvrdili koje supstance podležu oksidaciji i redukciji, moramo provjeriti promjenu oksidacijskog broja svakog elementa u reakciji.
1. Oksidacijski brojevi u početnom spoju:
– Magnezijum (Mg) je slobodan element u čvrstom stanju (oblikovanju), tako da je njegov oksidacioni broj 0.
– Kiseonik (O₂) u obliku molekula gasa (g) je slobodan element, tako da je njegov oksidacijski broj također 0.
2. Oksidacijski brojevi u spojevima proizvoda:
– Magnezijum u magnezijum oksidu (MgO) ima oksidacioni broj +2 (Mg²⁺).
– Kiseonik u magnezijum oksidu (MgO) ima oksidacijski broj -2 (O²⁻).
3. Promjene oksidacijskog broja:
– Magnezijum se mijenja od 0 do +2. To znači da je magnezijum doživio povećanje oksidacionog broja ili je oksidirao.
– Kiseonik se mijenja od 0 do -2. To znači da je kisik doživio smanjenje oksidacijskog broja ili je reduciran.
zaključak:
– Magnezijum (Mg) je supstanca koja podleže oksidaciji.
– Kiseonik (O₂) je supstanca koja se redukuje.
Primjer pitanja 2
Pitanje:
Odredite oksidacijsko i redukcijsko sredstvo u sljedećoj reakciji:
\[ Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu \]
Diskusija:
U ovoj reakciji ćemo utvrditi ko se oksidira, a ko reducira, kao i identificirati oksidacijsko i redukcijsko sredstvo.
1. Reaktanti:
– Zn (s): Oksidacijski broj = 0.
– Cu u CuSO₄ : Oksidacioni broj = +2.
2. Proizvodi:
– Zn u ZnSO₄: Oksidacijski broj = +2.
– Cu(s): Oksidacijski broj = 0.
3. Promjene oksidacijskih brojeva:
– Zn se mijenja od 0 do +2. To znači da Zn doživljava povećanje oksidacijskog broja ili se podvrgava oksidaciji.
– Cu se mijenja od +2 do 0. To znači da se oksidacijski broj Cu smanjuje, odnosno da se podvrgava redukciji.
4. Oksidaciona sredstva i redukciona sredstva:
– Oksidaciono sredstvo je supstanca koja uzrokuje oksidaciju druge supstance, a sama se reducira. U ovoj reakciji, Cu²⁺ u CuSO₄ uzrokuje oksidaciju Zn, pa je Cu²⁺ oksidaciono sredstvo.
– Redukcijsko sredstvo je supstanca koja uzrokuje redukciju druge supstance, a sama se oksidira. U ovoj reakciji, Zn uzrokuje redukciju Cu²⁺, tako da je Zn redukcijsko sredstvo.
zaključak:
– Oksidaciono sredstvo je Cu²⁺ u CuSO₄.
– Redukcijsko sredstvo je Zn.
Primjer pitanja 3
Pitanje:
Izračunajte oksidacijske brojeve elemenata u sljedećim spojevima:
\[H_2SO_4 \]
Diskusija:
Da bismo odredili oksidacijski broj svakog elementa u sumpornoj kiselini (H₂SO₄), koristimo pravila za određivanje oksidacijskih brojeva.
1. Vodonik (H) u spojevima obično ima oksidacijski broj +1.
2. Kiseonik (O) u jedinjenjima obično ima oksidacijski broj -2.
3. Ukupan broj oksidacijskih brojeva u neutralnom spoju mora biti 0.
Sada izračunavamo:
– Vodonik: 2 atoma H svaki +1, ukupno (+1) 2 = +2.
– Kiseonik: 4 atoma O po -2, ukupno (-2) 4 = -8.
– Sumpor: Pretpostavimo da je oksidacijski broj S = x.
Ukupan broj oksidacijskih brojeva:
\[ 2(+1) + x + 4(-2) = 0 \]
\[ 2 + x – 8 = 0 \]
\[x – 6 = 0 \]
\[x = +6 \]
zaključak:
– Oksidacijski broj H = +1
– Oksidacijski broj O = -2
– Oksidacijski broj S = +6
Primjer pitanja 4
Pitanje:
U sljedećoj reakciji odredite oksidacijski broj svakog elementa i odredite polureakciju ove redoks reakcije:
\[ MnO_4^- + 8H^+ + 5Fe^{2+} \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O + 5Fe^{3+} \]
Diskusija:
1. Odredite oksidacijski broj:
– Mn u MnO₄⁻: Oksidacijski broj Mn je +7. (Jer je O = -2 u 4 O atoma: (-2) 4 = -8; Ekvivalentni ion MnO₄⁻ = -1; Dakle, Mn mora biti +7 za ravnotežu: +7 – 8 = -1).
– Fe u Fe²⁺: Oksidacijski broj Fe je +2.
– Mn u Mn²⁺: Oksidacijski broj Mn je +2.
– Fe u Fe³⁺: Oksidacijski broj Fe je +3.
– Kiseonik u H₂O: Oksidacijski broj O je -2.
– Vodonik u H₂O: Oksidacijski broj H je +1.
2. Odredite polureakciju:
– Oksidacijska reakcija (Fe²⁺ postaje Fe³⁺):
\[ Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^- \]
– Reakcija redukcije (MnO₄⁻ do Mn²⁺):
\[ MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O \]
zaključak:
– Oksidacijski broj Mn u MnO₄⁻ je +7.
– Oksidacijski broj Fe u Fe²⁺ je +2.
– Oksidacijski broj Fe u Fe³⁺ je +3.
Zatvaranje
Razumijevanjem primjera i njihovih objašnjenja, lakše ćemo shvatiti koncepte oksidacije i redukcije u hemiji. Oksidacijski brojevi igraju ključnu ulogu u određivanju koje se supstance oksidiraju, a koje reduciraju u hemijskim reakcijama. Nadamo se da će vam ovaj članak pomoći da bolje razumijete i savladate koncepte oksidacije i redukcije.
