Exempla Quaestionum de Oxidatione et Reductione Disputantium
Pendahuluan
Oxidatio et reductio sunt notiones fundamentales in chemia, quae inter se conexae et inseparabiles sunt. Hae actiones simul fiunt in reactione quae reactio redox (reactio oxidationis-reductionis) appellatur. In hac reactione, substantia oxidationem subiens electrones emittit, dum substantia reductionem subiens electrones acquirit. Ut profundius intelligamus, exemplum problematis eiusque explicationem inspiciamus.
Quaestiones et Disputatio de Oxidatione et Reductione
Exemplum Quaestionis 1
Quaestio:
Substantias quae oxidationem et reductionem in sequenti reactione subeunt, determina:
\[ 2Mg(s) + O_2(g) \rightarrow 2MgO(s) \]
Disputatio:
Ut determinemus quae substantiae oxidationem et reductionem subeant, mutationem numeri oxidationis singulorum elementi in reactione inspicere debemus.
1. Numeri oxidationis in composito initiali:
Magnesium (Mg) elementum liberum in forma solida est, ergo numerus oxidationis eius est 0.
– Oxygenium (O₂) in forma molecularum gasis (g) elementum liberum est, ergo numerus oxidationis eius etiam 0 est.
2. Numeri oxidationis in mixtis productis:
Magnesium in oxido magnesii (MgO) numerum oxidationis +2 (Mg²⁺) habet.
– Oxygenium in oxido magnesii (MgO) numerum oxidationis -2 (O²⁻) habet.
3. Mutationes numeri oxidationis:
– Magnesium a 0 ad +2 mutatur. Hoc significat magnesium numerum oxidationis auxisse, vel oxidationem subiisse.
– Oxygenium a 0 ad -2 mutatur. Hoc significat oxygenium decrementum in numero oxidationis passa esse, vel redactum esse.
Conclusio:
Magnesium (Mg) est substantia quae oxidationem subit.
Oxygenium (O₂) est substantia quae reductionem subit.
Exemplum Quaestionis 2
Quaestio:
Oxidans et reducens in reactione sequenti identifica:
\[ Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu \]
Disputatio:
In hac reactione, determinabimus quis oxidatur et quis reducitur, necnon oxidans et reducens identificabimus.
1. Reactantes:
– Zn(s) : Numerus oxidationis = 0.
– Cu in CuSO₄ : Oxidationis numerus = +2.
2. Producta:
– Zn in ZnSO₄: Numerus oxidationis = +2.
– Cu(s) : Numerus oxidationis = 0.
3. Mutationes in Numeris Oxidationis:
– Zn a 0 ad +2 mutatur. Hoc significat Zn augmentum numeri oxidationis experiri, seu oxidationem subire.
– Cu a +2 ad 0 mutatur. Hoc significat Cu decrementum numeri oxidationis experiri, seu reductionem subire.
4. Agentia oxidantia et agentes reducentes:
– Agens oxidans est substantia quae aliam substantiam oxidare facit, et ipsa reducitur. In hac reactione, Cu²⁺ in CuSO₄ Zn oxidare facit, ergo Cu²⁺ est agens oxidans.
– Agens reducens est substantia quae aliam substantiam reducere facit, et ipsa oxidatur. In hac reactione, Zn Cu²⁺ reducere facit, ergo Zn agens reducens est.
Conclusio:
– Agens oxidans est Cu²⁺ in CuSO₄.
– Agens reducens est Zn.
Exemplum Quaestionis 3
Quaestio:
Numeros oxidationis elementorum in sequentibus compositis computa:
\[ H_2SO_4 \]
Disputatio:
Ad numerum oxidationis cuiusque elementi in acido sulfurico (H₂SO₄) determinandum, regulis ad numeros oxidationis determinandos utimur.
1. Hydrogenium (H) in compositis plerumque numerum oxidationis +1 habet.
2. Oxygenium (O) in compositis plerumque numerum oxidationis -2 habet.
3. Numerus totalis numerorum oxidationis in composito neutro debet esse 0.
Nunc computamus:
– Hydrogenium: 2 atomi H singuli +1, summa (+1) 2 = +2.
– Oxygenium: 4 atomi O singuli -2, summa (-2) 4 = -8.
– Sulphur: Ponamus numerum oxidationis S = x.
Numerus totalis numerorum oxidationis:
\[2(+1) + x + 4(-2) = 0\]
\[2 + x – 8 = 0\]
`x – 6 = 0`
`x = +6`
Conclusio:
– Numerus oxidationis H = +1
– Numerus oxidationis O = -2
– Numerus oxidationis S = +6
Exemplum Quaestionis 4
Quaestio:
In sequenti reactione, numerum oxidationis cuiusque elementi determina, et semirreactionem huius reactionis redox determina:
\[ MnO_4^- + 8H^+ + 5Fe^{2+}\ dexter sagitta Mn^{2+} + 4H_2O + 5Fe^{3+} \]
Disputatio:
1. Numerum oxidationis determina:
– Mn in MnO₄⁻: Numerus oxidationis Mn est +7. (Quia O = -2 in 4 atomis O: (-2) 4 = -8; Ion aequivalens MnO₄⁻ = -1; Ergo Mn debet esse +7 ad aequilibrium: +7 – 8 = -1).
– Fe in Fe²⁺ : Numerus oxidationis Fe est +2.
– Mn in Mn²⁺ : Numerus oxidationis Mn est +2.
– Fe in Fe³⁺: Numerus oxidationis Fe est +3.
– Oxygenium in H₂O: Numerus oxidationis O est -2.
– Hydrogenium in H₂O: Numerus oxidationis H est +1.
2. Semireactionem determina:
– Reactio oxidationis (Fe²⁺ fit Fe³⁺):
\[ Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^- \]
– Reactio reductionis (MnO₄⁻ ad Mn²⁺):
\[ MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O \]
Conclusio:
– Numerus oxidationis Mn in MnO₄⁻ est +7.
– Numerus oxidationis Fe in Fe²⁺ est +2.
– Numerus oxidationis Fe in Fe³⁺ est +3.
Extrema
Exemplis eorumque disputationibus intellectis, notiones oxidationis et reductionis in chemia facilius comprehendere possumus. Numeri oxidationis partes gravissimas agunt in determinando quae substantiae in reactionibus chemicis oxidantur et quae reducuntur. Speramus hunc articulum te adiuvare ut notiones oxidationis et reductionis melius intelligas et perficias.
