Erredox erreakzioei buruzko galdera eta eztabaiden adibideak
Erredox erreakzioen sarrera
Erredox (erredukzio-oxidazio) erreakzioa bi espezie kimikoren artean elektroiak transferitzen diren erreakzio kimiko bat da. Erreakzio honek molekula, ioi edo konposatu baten barruko atomoen oxidazio-zenbakiaren aldaketa dakar. "Erredox" terminoa bi kontzeptutatik dator: erredukzioa eta oxidazioa. Erredukzioa substantzia baten oxidazio-zenbakia gutxitzen den prozesua da, elektroiak irabaziz. Alderantziz, oxidazioa substantzia baten oxidazio-zenbakia handitzen den prozesua da, elektroiak galduz.
1. galderaren adibidea: Erredox erreakzioak identifikatzea
1. galdera: Zehaztu ondorengo erreakzioan elementu bakoitzaren oxidazio-zenbakia eta identifikatu zein oxidatzen den eta zein erreduzitzen den.
\[ \text{Zn} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu} \]
Eztabaida:
1. Zehaztu oxidazio-zenbakia:
– Zn (zink) metal eran (Zn) 0 oxidazio-zenbakia du.
– Cu²⁺ (kobre ioia) +2 oxidazio-zenbakia du.
– Zn²⁺ (zink ioia) +2 oxidazio-zenbakia du.
– Metalezko substantzia gisa, Cu-ak (kobrea) 0 oxidazio-zenbakia du.
2. Identifikatu oxidazio-zenbakien aldaketak:
– Zn 0tik +2ra aldatzen da, hau da, Zn-k oxidazio-zenbakia handitzen du, beraz, Zn-k oxidazioa jasaten du.
– Cu²⁺ +2tik 0ra aldatzen da, hau da, Cu²⁺-k oxidazio-zenbakia gutxitzen du, eta, beraz, Cu²⁺-k erredukzioa jasaten du.
Beraz, goiko erreakzioa erredox erreakzio bat da, non Zn-k oxidazioa jasaten duen eta Cu²⁺-k erredukzioa.
2. galderaren adibidea: Erredox erreakzioak orekatzea
2. galdera: Erdi-erreakzio metodoa erabiliz, orekatu ondorengo erredox erreakzioak.
\[ \text{MnO}_4^- + \text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Mn}^{2+} + \text{Fe}^{3+} \]
Eztabaida:
1. Banatu erreakzioa bi erdi-erreakziotan:
– Oxidazioa:
\[ \text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} \]
– Murrizketa:
\[ \text{MnO}_4^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} \]
2. Oxigeno eta hidrogenoaz gaindiko atomoentzako erdierreakzio bakoitza orekatu:
– Oxidazioa (Fe):
\[ \text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} \]
– Murrizketa (Mn):
\[ \text{MnO}_4^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} \]
3. Oxigeno atomoak orekatu H₂O gehituz:
– Murrizketa:
\[ \text{MnO}_4^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4 \text{H}_2\text{O} \]
4. Hidrogeno atomoak orekatu H⁺ gehituz:
– Murrizketa:
\[ \text{MnO}_4^- + 8 \text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4 \text{H}_2\text{O} \]
5. Karga orekatu elektroiak gehituz:
– Oxidazioa (Fe):
\[ \text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + \text{e}^- \]
– Murrizketa (Mn):
\[ \text{MnO}_4^- + 8 \text{H}^+ + 5 \text{e}^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4 \text{H}_2\text{O} \]
6. Berdindu bi erdierreakzioetako elektroi kopurua erdierreakzioak biderkatuz, galdutako eta irabazitako elektroien kopurua berdina izan dadin:
– Oxidazioa (5 aldiz):
\[ 5 \text{Fe}^{2+} \rightarrow 5 \text{Fe}^{3+} + 5 \text{e}^- \]
– Murrizketa:
\[ \text{MnO}_4^- + 8 \text{H}^+ + 5 \text{e}^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4 \text{H}_2\text{O} \]
7. Gehitu bi erdierreakzioak:
5 \text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^- + 8 \text{H}^+ \rightarrow 5 \text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4 \text{H}_2\text{O} \]
8. Egiaztatu atomoen eta kargen oreka:
– Fe atomoak: 5 ezkerrean eta 5 eskuinean, berdinak.
– Mn atomoa: 1 bi aldeetan, berdina.
– O atomoak: 4 alde bakoitzean, berdinak.
– H atomoak: 8 alde batean, 8 bestean, berdinak.
– Karga: 5(+2) + (-1) + 8(+1) = 10 + 8 – 1 = 17 ezkerrean eta 5(+3) + 2 = 15 + 2 =17 eskuinean, baliokidea.
Erreakzio baliokidea:
5 \text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^- + 8 \text{H}^+ \rightarrow 5 \text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4 \text{H}_2\text{O} \]
3. galderaren adibidea: Erredox erreakzioak eguneroko bizitzan
3. galdera: Azaldu nola jokatzen duten erredox erreakzioek gizakien prozesu metabolikoetan.
Eztabaida:
Erredox erreakzioek funtsezko zeregina dute gizakien metabolismoan, batez ere zelulen arnasketan. Zelula arnasketa gure gorputzeko zelulek ATP (adenosina trifosfatoa) moduan energia sortzen duten prozesua da, glukosa eta beste molekula organiko batzuk deskonposatuz. Prozesu honek erredox erreakzioak barne hartzen dituzten hainbat urratsez osatuta dago.
1. Glikolisia:
Hasierako fase honetan, glukosa bi piruvato molekulatan banatzen da. Prozesu honetan, NAD⁺ (nikotinamida adenina dinukleotidoa) NADH bihurtzen da glukosatik askatutako elektroiak onartuz.
2. Krebs zikloa (azido zitrikoaren zikloa):
Ziklo honetan, piruvatoa azetil CoA bihurtzen da, eta ondoren Krebs zikloan sartzen da. Ziklo osoan zehar, NAD⁺ eta FAD (flavin adenina dinukleotido) gehiago NADH eta FADH₂ bihurtzen dira erredukzio-erreakzioen bidez, ATP molekulak sortuz.
3. Elektroien garraioa:
Sortutako NADH eta FADH₂-ak mitokondrioen barruko elektroi-garraio katean erabiltzen dira. NADH eta FADH₂-ek garraiatzen dituzten elektroiak elektroi-hartzaile proteina batzuen bidez transferitzen dira. Azkenean, elektroi hauek oxigenoa uretara murrizteko erabiltzen dira. Prozesu honek ATP sintasak ATP ekoizteko erabiltzen duen protoi-gradiente bat sortzen du.
Erreakzio-serie honen bidez, elikagai-molekulen lotura kimikoetan gordetako energia gorputzeko zelulek erabil dezaketen energia mota bihurtzen da. Etapa bakoitzak erredox erreakzio bat behar du energia-prozesua jarraitzeko.
Ondorioa
Erredox erreakzioek funtsezko zeregina dute bai testuinguru akademikoetan bai eguneroko bizitzako aplikazio praktikoetan. Erredox erreakzioen kontzeptua eta nola orekatu ulertuz, haien aplikazioak ikus ditzakegu hainbat fenomeno eta teknologia naturaletan, gure gorputzeko erreakzio metabolikoetatik hasi eta industria kimikoraino. Zorionez, goiko adibide-galderak eta eztabaidek erredox erreakzioen kontzeptua hainbat diziplina kimikotan ulertzen eta aplikatzen lagunduko digute.
