Определение на окислително-редукционния процес и намесващите агенти

Кандела Росио Барбисан | януари 2022
Инженер-химик

Всеки редокс процес включва две класически реакции: редукция и окисление. При редукция един вид е в състояние да намали степента си на окисление поради факта, че е в състояние да приема електрони от друг вид. При окисляване даден вид е в състояние да дарява електрони и по този начин да повиши степента си на окисление.

Нека разгледаме следния пример, за да изясним проблема:

не_(с) → Na+_(ac)+1e^-

кл_{2 г)}+2e^- → 2Cl^-_(ac)

Наблюдаваме две реакции, като първата е реакция на окисление, при която натрият повишава степента на окисление, превръщайки се в зареден вид (катион) след загуба на електрон. Вместо това, молекулярният хлор понижава степента на окисление чрез получаване на електрон. Всяка една от тях се нарича полуреакции или полуреакции, тъй като пълната реакция настъпва, когато и двете се случват едновременно и би била следната:

2Na_(с)+Cl_{2 г)}+2e^- → 2Na⁺_(ac)+2e^-+ 2Cl^-_(ac)

Окисляващи и редуциращи агенти

Има два интервениращи агента, които са основни в окислително-редукционния процес: окислител и редуктор. Видът, който е редуциран, е способен да генерира окисляване на друг вид, поради което се нарича окислител. Докато видът, който се окислява, е способен да насърчи редукцията на друг вид, поради тази причина се нарича редуциращ агент.

Ако видим горния случай, натрият повишава степента на окисление от 0 до +1, така че се окислява, тогава Na е редуциращ агент. В случая на Cl₂, се редуцира чрез получаване на електрони, преминава от степен на окисление 0 до -1, така че е окислител.

Тези реакции се използват индустриално в електрохимични клетки. В тях въвеждате a електрически ток което позволява потока на електрони през верига и следователно може да възникне редокс реакция. Ако окислително-редукционната реакция, която се случва, е спонтанна, тогава това клетка не е нищо повече от купчина като тези, които познаваме от домовете си. Сега, ако в клетката настъпи редокс процес, спонтанен, тоест токът се използва за образуване в определена посока на реакцията, която клетъчната единица е известна като електролитна.

Това ни прави мисля че е необходимо да се разбират изчерпателно окислително-редукционните процеси. За това ще проучим как е неговата спонтанност. Когато реакцията протича естествено, без да е необходимо да се образува определен ток, необходим за възникването й, редокс процесът е спонтанен. Такъв е случаят със следния процес:

2Ag⁺_(ac)+ Cu_(с) → Cu⁺²_(ac)+ 2Ag_(с)

В този случай, ако лист от метални твърда мед вътре a решение съдържащ Ag+ йони (сребърни катиони), при достигане на Баланс, се наблюдава, че медният лист има белезникаво покритие, продукт на твърдото сребърно отлагане върху повърхността му.

Наблюдавайки това разбираме, че Ag⁺ (сребърен катион) се редуцира до твърдо сребро, следователно е окислител. Докато твърдата мед е редуциращ агент, който се окислява до видовете Cu+, които ще бъдат открити в разтвор. След това, с течение на времето, наличието на сребърни катиони в разтвора намалява и концентрацията на Cu+2 катиони се увеличава. Това се случва в този смисъл, тъй като е настъпил спонтанен редокс процес.

Сега, ако към същия меден лист на експеримент преди това го потапяме в разтвор, който съдържа цинкови йони (вместо сребърни йони) няма да наблюдаваме твърди отлагания върху медния лист и концентрациите на Cu йони⁺² в разтвор и Zn⁺² в разтвора не варират. Това е така, защото е необходим определен ток, циркулиращ през електрохимичната клетка, за да протече реакцията в тази посока.

И така, обобщавайки горните случаи, реакцията между Cu и Ag⁺ може да се проведе в клетка, докато реакцията между Cu и Zn⁺² за да се получи твърд Zn, трябва да се извърши в електролитна клетка.