chp10 redox reactions Flashcards
define oxidation and reduction
Οξείδωση:
= απώλεια e- από μία ουσία
A2− → A + 2e− OR A → A2+ + 2e−
Αναγωγή:
= πρόσληψη e- από μία ουσία.
A2+ + 2e− → A OR Α + 2e− → Α2−
define what are αναγωγικό and οξειδωτικό μέσο
- αναγωγικό μέσο:
= tο σώμα που προκαλεί την αναγωγή
- Το αναγωγικό μέσο οξειδώνεται.
- Ο αριθμός οξείδωσής του αυξάνεται - οξειδωτικό μέσο:
= Το σώμα που προκαλεί την οξείδωση.
- Το οξειδωτικό μέσο ανάγεται.
- Ο αριθμός οξείδωσής του μειώνεται.
name which molecules can be οξειδωτικά μέσα
- Tα ισχυρά ηλεκτραρνητικά στοιχεία (F2, O3, Cl2, Br2,Ο2), αποσπώντας ένα ή δύο e− από την ουσία που οξειδώνουν.
- Ενώσεις ή ιόντα που περιέχουν ένα στοιχείο με τον μεγαλύτερο (ή έναν από τους μεγαλύτερους) αριθμό οξείδωσής του
eg HNO3, H2SO4, Cr2O7 2-
name which of the molecules can be αναγωγικά μέσα
- Τα δραστικά μέταλλα, που ως ηλεκτροθετικά στοιχεία
αποβάλλουν εύκολα e− - Ο άνθρακας, το υδρογόνο και ορισμένα υδρίδια μετάλλων (NaH, CaH2, LiAlH4)
- Ενώσεις ή ιόντα που περιέχουν ένα στοιχείο με τον μικρότερο (ή έναν από τους μικρότερους) αριθμό οξείδωσής του
eg SnCl2, Na2S, HCl, NH3
list some μέθοδος ημιαντιδράσεων
- Γραφή μερικών εξισώσεων ημιαντιδράσεων οξείδωσης και αναγωγής.
- Ισοστάθμιση μάζας σε κάθε ημιαντίδραση.
- Ισοστάθμιση φορτίων σε κάθε ημιαντίδραση.
- Πολλαπλασιασμός των ημιαντιδράσεων και απλοποίηση με τον κοινό διαιρέτη.
- Άθροιση δύο ημιαντιδράσεων και αναγωγή όμοιων όρων.
- Τελικός έλεγχος - ισοστάθμιση μάζας και φορτίων.
what do γαλβανικά στοιχεία produce
- αποτελούν πειραματικές διατάξεις, όπου παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα με τη βοήθεια μιας αυθόρμητης οξειδοαναγωγικής αντίδρασης (ΔG < 0).
- Πραγματοποιείται δηλαδή μετατροπή της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική.
what are γαλβανικά στοιχεία + how they work
= ηλεκτροχημικά στοιχεία αποτελούμενα από δύο ημιστοιχεία των οποίων τα ηλεκτρόδια (πόλοι γαλβανικού στοιχείου) συνδέονται εξωτερικά με αγωγό και τα διαλύματα συνδέονται εσωτερικά με γέφυρα άλατος, που επιτρέπει τη μετακίνηση των ιόντων των διαλυμάτων, χωρίς όμως να επιτρέπει την ανάμιξη αυτών.
- Το ημιστοιχείο στο οποίο πραγματοποιείται η ημιαντίδραση οξείδωσης αποτελεί τον αρνητικό πόλο του γαλβανικού στοιχείου και ονομάζεται άνοδος (−)
- το ημιστοιχείο στο οποίο πραγματοποιείται η ημιαντίδραση αναγωγής αποτελεί το θετικό πόλο και ονομάζεται κάθοδος (+)
how to write the half cells equations for the galvanic exp
Zn I Zn2+ II Cu2+ I Cu
(άνοδος) ΙΙ (κάθοδος)
name the τύποι ημιστοιχείων
- Μέταλλο Μ σε επαφή με διάλυμα των ιόντων του Μn+
eg Zn I Zn2+ - Αδρανές μέταλλο Pt, Pd ή Au σε διάλυμα που περιέχει
την οξειδωμένη και ανηγμένη μορφή ενός οξειδοαναγωγικού ζεύγους
eg Pt I Η2, Η+ ή Pt I Fe2+, Fe3+ - Μέταλλο με επίστρωση από δυσδιάλυτο άλας ή οξείδιο του σε επαφή με διάλυμα που περιέχει ανιόντα του άλατος ή ΟΗ−
eg AgI AgC l, Cl−
Hg I Hg2Cl2, Cl−
Hg I HgO, OH−
what is ηλεκτρεγερτική δύναμη (ΗΕΔ)? what is the usual charge?
= ενός γαλβανικού στοιχείου ισούται με τη διαφορά των δυναμικών των 2 ηλεκτροδίων και αποτελεί μέτρο του βαθμού διεκπεραίωσης μιας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης, όπως και η σταθερά ισορροπίας, Κ, της αντίδρασης.
—-> Η ΗΕΔ είναι θετική όταν η άνοδος (αρνητικός πόλος) του γαλβανικού στοιχείου αναγράφεται στα αριστερά και η αντίδραση είναι αυθόρμητη από τα αριστερά προς τα δεξιά
what can you calculate using the ΗΕΔ
Οπότε αν γνωρίζουμε την ΗΕΔ ενός στοιχείου τότε μπορούμε να υπολογίσουμε¨
- τη σταθερά ισορροπίας, K, της οξειδοαναγωγικής αντίδρασης που πραγματοποιείται σε αυτό
- το γινόμενο διαλυτότητας (Ksp)
- τη σταθερά ιονισμού (Ka ή Κb)
- τη σταθερά σχηματισμού (Kf).
define Ηλεκτρολυτικό στοιχείο
= ηλεκτροχημικό στοιχείο στο οποίο απαιτείται η εφαρμογή εξωτερικής τάσης για την πραγματοποίηση της αντίδρασης.
where do electrons go
from the anode (oxidation) to the cathode (reduction)
describe the set up of a γαλβανικό στοιχείo Danniel
Η διάταξη περιλαμβάνει δύο δοχεία, τα ηµιστοιχεία.
- 1st δοχείο εμβαπτίζεται έλασµα Zn σε δ/µα που περιέχει ιόντα Zn2+(aq) C=1 Μ —> eg Zn(ΝΟ3)2 ή ZnSO4
- 2nd δοχείο εμβαπτίζεται έλασµα Cu σε δ/µα που περιέχει ιόντα Cu2+(aq) C=1 Μ —> eg (Cu(ΝΟ3)2 ή CuSO4
write the danniel galvanic cell formula
Zn I Zn2+ II Cu2+ I Cu
how is the δυναμικό ηλεκτροδίου, Ε, measured
χρησιμοποιείται το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου σε κανονικές συνθήκες (Τ=25οC, P=1 atm, α=1.00).
- Ηλεκτρόδιο λευκοχρύσου, Pt, πουβρίσκεται μέσα σε αέριο Η2 και εμβαπτίζεται σε δ/μα οξέος με αΗ +=1.00.
2Η+ + 2e- ⇌ H2 - Το δυναμικό του λαμβάνεται κατά συνθήκη ίσο με 0.000 V και χρησιμοποιείται για την μέτρηση του (σχετικού) δυναμικού ηλεκτροδίων.
is the standard hydrogen electrode practical
Το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου δεν είναι πολύ εύχρηστο, για αυτό χρησιμοποιούνται άλλα πρότυπα ηλεκτρόδια των οποίων έχει μετρηθεί το δυναμικό αναγωγής σε σχέση με το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου.
in the exp of δυναμικό ηλεκτροδίου what is in the other electrode
Το άλλο ηλεκτρόδιο περιέχει το ιόν του μετάλλου Μn+ (αΜn+=1.00) σε επαφή με την ανηγμένη του μορφή, Μ.
what does the value E show
Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή Ε μιας ουσίας, τόσο πιο ισχυρό οξειδωτικό (Αοξ) είναι και τόσο πιο ασθενές το αναγωγικό (Ααν) του οξειδοαναγωγικού ζεύγους.
- Όταν Ε > 0 ⇒ η οξειδωμένη μορφή του οξειδοαναγωγικού ζεύγους είναι πιο ισχυρό οξειδωτικό μέσο από το Η+.
- Όταν Ε < 0 ⇒ η ανηγμένη μορφή του οξειδοαναγωγικού ζεύγους είναι πιο ισχυρό αναγωγικό μέσο από το Η2
give an eg of E and what it shows
E = (Zn I Zn2+)= -0.763 V
⇒ Zn πιο ισχυρό αναγωγικό από το Η2 (ροή e- από το ηλεκτρόδιο του ψευδαργύρου προς το ηλεκτρόδιο του υδρογόνου)
what does the value in the table shows
The more negative the value, the stronger the reducing agent
The more positive the value, the stronger the oxidising agent
how can we predict the course of the redox reaction
Χρησιμοποιώντας τον Πίνακα των κανονικών δυναμικών αναγωγής, Ε, μπορούμε να προβλέψουμε τη φορά της αντίδρασης οξειδοαναγωγής.
- Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ δύο οξειδοαναγωγικών ζευγών, τόσο πιο ποσοτική (πλήρης) είναι η αντίδραση μεταξύ τους και τόσο πιο μεγάλη είναι η σταθερά ισορροπίας Κ
- Όσο πιο κοντά είναι τα δύο οξειδοαναγωγικά ζεύγη τότε σε κατάσταση ισορροπίας θα συνυπάρχουν μεγάλες ποσότητες αντιδρώντων και προϊόντων
name παράγοντες που επηρεάζουν το Ε
- θερμοκρασία
- την ενεργότητα (αi=γiCi) του οξειδωτικού και του αναγωγικού του ζεύγους.
what’s the Ernst equation
E = - RT/nF x ln (ενεργότητα ανηγμένης μορφής/ενεργότητα οξειδωμένης μορφής οξειδοαναγωγικού ζεύγους)
OR
E= - 2.303RT/nF x log (ενεργότητα ανηγμένης μορφής/ενεργότητα οξειδωμένης μορφής οξειδοαναγωγικού ζεύγους)
R: 8.314 V·coulomb/K·mol
Τ: θερμοκρασία(Κ)
F: σταθερά Faraday (F=96485.38 coulombs/eq)
n: αριθμός e- που συμμετέχουν στην αντίδραση (eq/mol)
E: volts
what is the value after log in the Ernst equation
it’s the kc ( conc of products/ conc of reactants)
what is the υπολογισμός ΗΕΔ γαλβανικού στοιχείου
ΔΕ = ΗΕΔ = Εστοιχ. = Εκ – Εα
Εκ: δυναμικό καθόδου
Εα : δυναμικό ανόδου
BUT όταν και οι 2 ημιαντιδράσεις είναι αναγωγικές διαφορετικά
Εστοιχ. = Εκ+ Εα
what does the value of ΗΕΔ show
- Όταν Εστοιχ. = Εκ – Εα= 0, τότε το σύστημα βρίσκεται σε
ισορροπία - Εστοιχ. > 0 αυθόρμητη αντίδραση από αριστερά προς δεξιά
- Εστοιχ. < 0 αυθόρμητη αντίδραση από δεξιά προς τα αριστερά
does the pH affect E
Όταν στην ημιαντίδραση συμμετέχουν τα ιόντα Η+ ή ΟΗ− ή άλλα ιόντα που μπορούν να αντιδράσουν με Η+ ή ΟΗ− τότε το Ε μεταβάλλεται με το pH του διαλύματος
Το Ε είναι συνάρτηση του pH, επομένως με κατάλληλη ρύθμιση του pH είναι δυνατή η ρύθμιση του Ε μιας ημιαντίδρασης και της οξειδωτικής ισχύος του οξειδωτικού.
—-> Τα MnO4−, Cr2O7−, NO3−, NO2−, είναι ισχυρότερα οξειδωτικά σε όξινα διαλύματα παρά σε αλκαλικά
name the περιορισμοί χρήσης Ε
- Πολλές οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις έχουν μεγάλες τιμές σταθεράς ισορροπίας Κ, αλλά δεν πραγματοποιούνται γιατί έχουν πολύ μικρές ταχύτητες αντίδρασης.
- Ο μηχανισμός της αντίδρασης μπορεί να μην οδηγεί στην πραγματοποίησή της, παρά το γεγονός ότι οι τιμές Ε δείχνουν ότι είναι δυνατή.
- Κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης συμπλοκοποίησης ή καθίζησης, ή λόγω μεταβολής της ιοντικής ισχύος ή του pH του διαλύματος είναι δυνατή η μεταβολή της οξειδοαναγωγικής ισχύος ενός ζεύγους και του Ε.
list kριτήρια επιλογής χημικής αντίδρασης οξειδοαναγωγής σε ογκομετρικούς προσδιορισμούς
- Ποσοτική αντίδραση οξειδοαναγωγής (nE > 0.5 V).
- Γνωστή και καθορισμένη στοιχειομετρία αντίδρασης.
- Ταχείες αντιδράσεις με ιοντικές ενώσεις με γρήγορη αποκατάσταση της ισορροπίας και μικρό χρόνο ογκομέτρησης. Βραδείες αντιδράσεις με οργανικές ενώσεις —> εφαρμογή τεχνική οπισθογκομέτρησης.
- Εύκολος προσδιορισμός του τελικού σημείου με χρήση δεικτών ή από την καμπύλη ογκομέτρησης.
- Εκλεκτική αντίδραση για περιορισμό δευτερευουσών αντιδράσεων.
how to get the titration curve of redox reactions
- Η καμπύλη ογκομέτρησης λαμβάνεται ποτενσιομετρικά.
- Μετράται το Ε του ογκομετρούμενου διαλύματος με τη βοήθεια ηλεκτροδίου αναφοράς και ενδεικτικού ηλεκτροδίου Pt
—-> τα οποία μαζί με το πρότυπο και το ογκομετρούμενο δ/μα αποτελούν γαλβανικό στοιχείο
—-> Εστοιχ. = Εδ/τος – Εαναφ
name the 2 types of δείκτες ογκομετρήσεων οξειδοαναγωγής
- Οξειδοαναγωγικοί δείκτες:
αλλάζουν χρώμα με βάση τη μεταβολή του δυναμικού
του ογκομετρούμενου δ/τος ( eg +2 —> +3) - Ειδικοί δείκτες:
αλλάζουν χρώμα με βάση τη συγκέντρωση της ογκομετρούμενης ουσίας ή του τιτλοδότη.
Eg το άμυλο, το οποίο σχηματίζει σύμπλοκο με το ιώδιο (τιτλοδότης) με έντονο μπλε χρώμα
name the different τεχνικές ογκομετρήσεων οξειδοαναγωγής that are based on the πρότυπο διάλυμα
- Μαγγανιομετρία: το πρότυπο δ/μα είναι ΚΜnO4
MnO4− (ιώδες) + 8H+ + 5e− ⇌ Mn2+(άχρωμο) + 4H2O - Χρωμιομετρία: το πρότυπο δ/μα είναι Κ2Cr2O7
Cr2O72− (πορτοκαλί) + 14H+ + 6e− ⇌ 2Cr3+(πράσινο) + 7H2O - Δημητριομετρία: το πρότυπο δ/μα είναι Ce(IV)
Ce4+(κίτρινο) + e− ⇌ Ce3+(άχρωμο) - Ιωδιομετρία: το πρότυποδ/μα είναι Ι2:
Ι2 (καστανοκίτρινο) + 2e– ⇌ 2Ι – (άχρωμο)
—> Στην ιωδομετρία προσδιορίζονται έμμεσα οξειδωτικές ενώσεις με χρήση περίσσειας Ι– και ογκομέτρηση του παραγόμενου Ι2 με πρότυπο δ/μα Na2S2O3:
Ι2 + 2S2O3 2– ⇌ 2Ι– + S4O6 2–
