• Co jsou redoxní reakce?
• Charakteristika redoxních reakcí
• Typy redoxních reakcí
• Příklady redoxních reakcí
• Průmyslové aplikace

Vysvětlíme, co jsou redoxní reakce, jaké existují typy, jejich aplikace, charakteristiky a příklady redoxních reakcí.

Při redoxních reakcích jedna molekula elektrony ztrácí a jiná si je bere.

Co jsou redoxní reakce?

v chemie, je známá jako redoxní reakce, oxid-redukční reakce nebo redukčně-oxidační reakce na chemické reakce, při kterých dochází k výměně elektrony mezi atomy popř molekul zapojený.

Tato výměna se odráží ve změně stavu oxidace činidel. Reaktant, který se vzdává elektronů, prochází oxidací a ten, který je přijímá, redukcí.

Oxidační stav udává množství elektronů, které atom chemického prvku odevzdá nebo přijme, když je součástí a chemická reakce. Může být také interpretován jako domnělý elektrický náboj který by měl určitý atom, kdyby všechny jeho vazby s jinými atomy byly zcela iontové. Nazývá se také oxidační číslo resp Valencie.

Oxidační stav je vyjádřen v celá čísla, což je nulový oxidační stav pro neutrální prvky. Může tedy nabývat kladných nebo záporných hodnot v závislosti na typu atomu a reakci, kde se účastní. Na druhou stranu některé atomy Mají proměnlivé oxidační stavy v závislosti na reakci, ve které se účastní.

Vědět, jak správně určit stav nebo oxidační číslo každého atomu v a chemická sloučenina Je nezbytné porozumět a analyzovat redoxní reakce. Existují určitá pravidla, která vám umožňují vypočítat jejich hodnoty:

• Oxidační číslo neutrálních prvků nebo molekul je nulové. Například: pevné kovy (Fe, Cu, Zn…), molekuly (O2, N2, F2).
• The ionty sloučeniny jednoho atomu mají své oxidační číslo rovné jejich náboji. Například: Na +, Li +, Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cl–.
• Fluor má vždy oxidační stav -1, protože je to nejvíce elektronegativní prvek, který existuje (F–).
• Vodík má vždy oxidační číslo +1 (H +), s výjimkou hydridů kovů (hydrid draselný, KH), kde má oxidační číslo -1 (H–).
• Kyslík má oxidační číslo -2, s několika výjimkami:
  • Když tvoří sloučeniny s fluorem, má oxidační číslo 2+. Například: difluorid kyslíku (OF2).
  • Když tvoří peroxidy, má oxidační číslo -1 (O22-). Například: peroxid vodíku (H2O2), peroxid sodný (Na2O2).
  • Když tvoří superoxidy, má oxidační číslo -½ (O2–). Například: superoxid draselný (KO2).
• Algebraický součet oxidačních čísel atomů, které tvoří neutrální sloučeninu, je nula.
• Algebraický součet oxidačních čísel atomů, které tvoří víceatomový iont, se rovná náboji na iontu. Například: síranový anion (SO42-) má oxidační číslo -2, které se rovná součtu oxidačních čísel síry a kyslíku, každé vynásobené množstvím každého atomu ve sloučenině, v tomto případě má jeden atom síry a čtyři atomy kyslíku.
• Oxidační čísla některých chemické prvky mohou se lišit v závislosti na neutrální sloučenině nebo iontu, jehož jsou součástí. Potom je možné vypočítat oxidační číslo atomu ve sloučenině následovně:

Kde Ne() znamená oxidační číslo a chemický prvek se nachází v závorkách.

Tímto způsobem jsou v každé redoxní reakci dva typy reaktantů, jeden, který se vzdává elektronů, a druhý, který je přijímá:

• Oxidační činidlo. Je to atom, který zachycuje elektrony. V tomto smyslu se jeho počáteční oxidační stav snižuje a dochází k redukci. Tímto způsobem zvyšuje svůj záporný elektrický náboj získáváním elektronů.
• Redukční činidlo. Je to atom, který se vzdává elektronů a zvyšuje svůj počáteční oxidační stav, přičemž prochází oxidací. Tímto způsobem zvyšuje svůj kladný elektrický náboj tím, že se vzdává elektronů.

Některé chemikálie mohou být současně oxidovány a redukovány. Tyto prvky se nazývají amfolyty a proces, při kterém k tomu dochází, se nazývá amfolizace.

Redoxní reakce jsou jednou z nejběžnějších chemických reakcí v vesmír, protože jsou součástí procesů fotosyntéza v rostliny a z dýchání u zvířat, které umožňují kontinuitu život.

Charakteristika redoxních reakcí

Redoxní reakce jsou všude kolem nás na denní bázi. Oxidace kovy, spalování plynu v kuchyni nebo dokonce oxidací glukózy získat ATP v našem těle jsou některé příklady.

Ve většině případů redoxní reakce uvolňují značné množství Energie.

Obecně se každá redoxní reakce skládá ze dvou stupňů nebo polovičních reakcí. V jedné z polovičních reakcí dochází k oxidaci (reaktant se oxiduje) a ve druhé k redukci (redukuje se reaktant).

Celková redoxní reakce, která se získá jako výsledek algebraického sloučení všech polovičních reakcí, se často nazývá „globální reakce“. Je důležité poznamenat, že když jsou poloreakce kombinovány algebraicky, je třeba upravit hmotnost i náboj. To znamená, že počet elektronů uvolněných během oxidace musí být stejný jako počet elektronů získaných během redukce a hmotnost každého reaktantu se musí rovnat hmotnosti každého produktu.

Například:

• Redukční poloviční reakce. Snížení měď zachycením dvou elektronů. Snižuje jeho oxidační stav.
  
• Oxidační poloreakce. Oxidace železa ztrátou dvou elektronů. Zvyšuje jeho oxidační stav.
  
  Globální reakce:
  

Typy redoxních reakcí

Spalovací reakce (redoxní reakce) uvolňují energii, která může vytvořit pohyb.

Existují různé typy redoxních reakcí, které mají různé vlastnosti. Nejběžnější typy jsou:

• Spalování. Spalování jsou redoxní chemické reakce, při kterých se uvolňuje značné množství energie ve formě teplo Y světlo. Tyto reakce jsou rychlé oxidace, které uvolňují velké množství energie. Uvolněná energie může být řízeně využita ke generování pohybu v motorech automobilů. Prvek tzv okysličovadlo (který se redukuje a oxiduje na palivo) a palivový prvek (který se oxiduje a redukuje na okysličovadlo). Některé příklady paliv jsou benzín a plyn, který používáme v našich kuchyních, zatímco nejznámějším okysličovadlem je plynný kyslík (O2).
• Oxidace kovů. Jsou to reakce pomalejší než spalování. Běžně se popisují jako degradace určitých materiálů, zejména kovových, působením kyslíku na ně. Jde o celosvětově známý a každodenní jev, zejména u pobřežních populací, kde soli z prostředí urychlují (katalyzují) reakci. Proto musí být auto poté, co nás odveze na pláž, očištěno od všech stop slané vody.
• Disproporce. Také známé jako dismutační reakce, představují jediné činidlo, které se redukuje a zároveň oxiduje. Typickým případem je rozklad peroxidu vodíku (H2O2).
• Jednoduché rolování. Nazývají se také „jednoduché substituční reakce“, dochází k nim, když si dva prvky vymění svá příslušná místa ve stejné sloučenině. To znamená, že jeden prvek nahradí jiný na svém přesném místě ve vzorci a podle potřeby vyrovnává jejich příslušné elektrické náboje s jinými atomy. Příkladem je to, co se stane, když kov vytěsní vodík v kyselině a vytvoří se soli, jako když baterie k poruše spotřebiče.

Příklady redoxních reakcí

Příklady redoxních reakcí jsou velmi bohaté. Pokusíme se uvést příklad každého z výše popsaných typů:

• Spalování oktanu. Oktan je a uhlovodík složka benzínu používaná k pohonu motoru našich vozů. Když oktan reaguje s kyslíkem, oktan se oxiduje a kyslík se redukuje, přičemž se v důsledku této reakce uvolňuje velké množství energie. Tato uvolněná energie se používá k vytváření práce v motoru, přičemž v procesu také vzniká oxid uhličitý a vodní pára. Rovnice reprezentující tuto reakci je:
  
• Rozklad peroxidu vodíku. Jedná se o dismutační reakci, při které se peroxid vodíku rozkládá na své základní prvky, vodu a kyslík. Při této reakci se kyslík redukuje snížením jeho oxidačního čísla z -1 (H2O2) na -2 (H2O) a oxiduje se zvýšením oxidačního čísla z -1 (H2O2) na 0 (O2).
  
• Vytěsnění stříbra mědí. Je to reakce na přemístění jednoduchý, ve kterém můžete vidět, jak ponořením úlomku kovové mědi do roztoku dusičnanu stříbrného dojde k barva roztoku zmodrá a na měděném úlomku se usadí tenká vrstva kovového stříbra. V tomto případě se část kovové mědi (Cu) přemění na iont Cu2 + jako součást dusičnanu měďnatého (Cu (NO3) 2), jehož roztok má krásně modrou barvu. Na druhé straně se část kationtu Ag +, který je součástí dusičnanu stříbrného (AgNO3), přeměňuje na kovové stříbro (Ag), které se ukládá.
  
• Reakce zinku se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou. Jde o jednoduchou vytěsňovací reakci, při které je vodík v HCl (aq) vytěsněn zinkem za vzniku soli.
  
• Oxidace železa. Kovové železo oxiduje, když se dostane do kontaktu s kyslíkem z vzduch. To je vidět v každodenním životě, když železné předměty vytvoří vrstvu hnědé rzi, když jsou vystaveny vzduchu po dlouhou dobu. Při této reakci se kovové železo (Fe), které má oxidační stav 0, přeměňuje na Fe3 +, to znamená, že se jeho oxidační stav zvyšuje (oxiduje). Z toho důvodu se intuitivně nebo hovorově říká: železo rezaví.
  

Průmyslové aplikace

V elektrárnách jsou redoxní reakce schopny rozpohybovat velké motory.

Průmyslové aplikace redoxních reakcí jsou nekonečné. Například spalovací reakce jsou ideální pro výrobu práce která slouží k generování hnutí ve velkých motorech používaných v elektrárnách k výrobě elektřina.

Proces spočívá ve spalování fosilní paliva získávat teplo a vyrábět vodní pára v kotli, pak se tato pára používá k pohonu velkých motorů nebo turbín. Na druhou stranu se spalovací reakce využívají i pro provoz motoru motorových vozidel, která využívají fosilní paliva, jako jsou naše automobily.

Na druhé straně substituční a vytěsňovací redoxní reakce jsou užitečné k získání určitých prvků ve stavu čistoty, který není často vidět v Příroda. Například stříbro je vysoce reaktivní. Ačkoli je vzácné najít jej čistý v minerálním podloží, vysoký stupeň čistoty lze získat pomocí redoxní reakce. Totéž se děje, pokud jde o získávání solí a dalších sloučeniny.