BiKe-Wiki

Biologi och kemi wiki

User Tools

Site Tools


redox

Redoxkemi: reduktion och oxidation

Redox är ett sätt att räkna med elektroner, för att förstå vad som händer i kemiska reaktioner. I en kovalent bindning delas elektroner mellan två atomer. I de flesta fall delas dessa dock inte lika, utan dessa är en större del av tiden runt den ena av atomerna.

  • Oxidation är när en atom/molekyl/jon avger en eller flera elektroner
  • Reduktion är när en atom/molekyl/jon tar upp en eller flera elektroner

Oxidationstal

Oxidationstal (huvudsida)

När en oxidation sker ökar oxidationstalet, i en reduktion minskar det.

I en magnesiumoxidmolekyl – MgO – har syret helt eller delvis tagit upp två elektroner från magnesiumatomen och får därför oxidationstslet -II1), medan magnesiumatomen får oxidatunstalet +II. I verkligheten går inte elektronerna över helt, men för att beräkna oxidationstal antar man att de går helt över till den mest elektronegativa atomen. Dessa skrivs ovanför atomslaget i den kemiska formeln.

När man skall beräkna oxidatinstalet för atomslagen i en formel kan man utgå från några regler

  • Syre har nästan alltid -II
  • Väte har nästan alltdi +I
  • Joner har samma oxidationstal som sin laddning
  • Summan av oxidationstalen för en förening är den samma som föreningens laddning. Detta gäller även sammansatta joner (t.ex. en SO4-2 jon)
  • Man skriver oxidationstalet för atomslaget, men man måste komma ihåg att det kan finnas flera av dem2)

Metallernas spänningsserie

Visa metaller oxideras lättare än andra: de som oxideras lätt kallas oädla. Till exempel, om man lägger lite järn i en lösning av kopparjoner kommer man snart att ha en lösning av järnjoner och kopparmetall: vad som har hänt kan beskrivas med den kemiska formeln

Cu2+(aq) + 2 e- + Fe(s) → Cu(s) + Fe2+(aq) + 2 e-

Detta kan delas upp i två delreaktioner

Cu2+(aq) + 2 e- → Cu(s)

Eftersom kopparen tar upp elektroner är den en reduktion. Elektronerna som kopparjonerna tar upp kommer från järnet.

Fe(s) → Fe2+(aq) + 2 e-

Järnet avger elektroner, och det är därmed en oxidation.

Dessa reaktioner måste ske samtidigt, eftersom fria elektronerna inte kan lagras.

Man kan göra om detta experiment med fler olika kombinationer av metaller, och på så sätt avgöra vilka som oxiderar vilka. På så sätt kan man efter ett antal experiment sätta metallerna i en serie, ordnade efter hur ädla de är: metallernas spänningsserie. Ett exempel på en sådan serie är

(oädel) Mg Al Zn Cr Fe Sn Pb Cu Ag Pt Au (ädel)

Om du tittar på en tabell över metallernas elektronegativitet ser du att de visar samma mönster: de minst elektronegativa är även de oädlaste, och vise versa.

Hur man kan namnge föreningar med hjälp av oxidationstal

För att lättare kunna namnge ämnen kan man använda sig av oxidationstal, vilket låter oss lättare skilja likartade föreningar.

Om du till exempel letar efter föreningen kväveoxid3) upptäcker du att det finns tre olika former: N2O, NO och NO2. oxidationstalen ger oss en möjlighet att namnge dessa på ett sätt som gör det tydligt vilken kväveoxid vi har att göra med. Först avgör vi vilket oxidationstal de olika atomerna i föreningarna har:

Förening Syres oxidationstal Kväves oxidationstal Namn
N2O -II +I Kväve(I) oxid
NO -II +II Kväve(II) oxid
NO2 -II +IV Kväve(IV) oxid

Vi använder oxidationstalet för det atomslaget med högst oxidationstal och skriver det inom parentes efter atomslaget. På samma sätt kan vi med hjälp av namnet göra formeln på t.ex. koppar(II)sulfat, koppar(I)oxid eller koppar(II)oxid tydlig4)

1)
Man skriver oxidationstal med romerska siffror.
2)
Till exempel i en H2O molekyl har varje väte +I
3)
Alltså en förening av kväve och syre.
4)
Koppar(II)sulfat: CuSO4,
koppar(I)oxid: Cu2O,
koppar(II)oxid: CuO.
redox.txt · Last modified: 2017/06/19 15:17 by Pär Leijonhufvud