Universitatea Academiei de Științe a Moldovei

Catedra Științe ale Naturii

Specialitatea Biologie Moleculară

ECHILIBRE CU TRANSFER DE ELECTRONI

Autor: Zop Anna

CUPRINS

1. Introducere2. Oxidarea și reducerea3. Cuplu redox4. Reacții redox5. Număr de oxidare6. Calcularea numerilor de oxidare7. Stabilirea coeficienților în reacțiile redox8. Agenți oxidanți. Agenți reducători9. Efectele coroziunii

INTRODUCERE

Reacţiile chimice cu transfer de electroni, conform teoriei Lewis, sunt considerate acele reacţii în care se modifică starea de oxidare a atomilor sau a ionilor participanţi la reacţie.

Pentru că în cursul acestor reacţii electronul nu ajunge în stare liberă, ci trece de la o specie la alta, oxidarea unei substanţe este însoţită întotdeauna de reducerea altei substanţe şi invers, procesul fiind numit proces de oxido-reducere (proces redox) sau proces cu transfer de sarcină.

OXIDAREA. REDUCEREA

Oxidarea, cedarea de electroni are loc cu creșterea stării de valenţă.o Cu –2e- Cu+2 0 +2 o Fe+2 –1e- Fe+3 +2 +3o S-2 –2e- S -2 0

Reducerea, acceptarea de electroni are loc scăderea stării de valență.o I2 + 2e- 2I- 0 -1o ClO3

- +6e- +6H+ Cl- +3H2O +5 -1o Cr+6 +3e- Cr+3 +6 +3

CUPLU REDOX

Forma oxidată (ox) a unei specii împreună cu forma redusă conjugată(red) formează un semisistem redox simplu (conjugat) sau un cuplu redox: ox + ne- red

cuplu redox reversibil Fe+2 –1e- Fe+3

red ox cuplu redox ireversibil C2O4

- -2e- 2CO2

red ox amfolit redox Mn7+ ← 3e-- Mn4+ +2e - → Mn2+

ox red amfolit

REACȚII REDOX

Reacţiile redox au loc între două semisisteme redox simple astfel încât numărul de electroni schimbaţi între ele să fie egal. Acest fapt stă la baza stoechiometriei reacţiilor redox:

Se consideră semisistemele:ox1 + n1e- red1 n2

red2 – n2e- ox2 n1

Deci sistemul redox al ecuaţiei reacţiei globale poate fi redat prin schema:

n2 ox1 + n1 n2 e- n2 red1

n1 red2 – n1 n2e- n1 ox2

n2 ox1 + n1 red2 n2 red1 + n1 ox2

NUMĂR DE OXIDARENumărul de oxidare al unui element

dintr-o combinaţie ionică este sarcina electrică pe care o are ionul său.

Numărul de oxidare al unui element dintr-o combinaţie covalentă este sarcina formală pe care ar avea-o elementul respectiv în cazul în care ambii electroni de valenţă (ai unei legături covalente) s-ar repartiza elementului cu caracter mai electronegativ.

NUMĂR DE OXIDARE

Numărul de oxidare al unui atom într-o combinaţie de structură necunoscută se calculează adunând algebric numerele

de oxidare ale tuturor celorlalţi atomi. Numărul obţinut cu semn schimbat va fi numărul de oxidare al atomului

respectiv.

Numărul de oxidare al unui element în stare liberă este zero.

CALCULAREA NUMERELOR DE OXIDARE Numărul de oxidare, astfel calculat, al unor

elemente din câteva combinaţii obişnuite sunt:

H în: H+1X ; MeH-1

O în: H2O-2 ; H2O2-1 ; F2O+2

N în: N-3H3 ; N2-2H4 ; N-1H2OH ; N+2O ; N+4O2 ; HN+5O3

S în: H2S-2 ; H2S2+2O3 ; H2S2

+3O4 ; H2S+4O3 ; H2S2+5O5

H2S+6O4 ; H2S2+7O8

C în: C-4H4 ; C-3H3- ; H-C0H=O ; H-C+2OOH ; C+4O2

STABILIREA COEFICIENȚILOR ÎN REACȚIILE REDOX

Ecuaţiile redox se echilibrează astfel încât variaţia numărului de oxidare pozitiv în cursul reacţiei să

fie egală cu variaţia numărului de oxidare negativ. Exemple: 1) oxidarea Mn2+ cu PbO2

Pb4+ +2e- Pb2+ 5 Mn2+ –5e- Mn7+ 2

2Mn2+ + 5PbO2 2MnO4

- + 5Pb2+

echilibrat: 2Mn2+ + 5PbO2 + 4H+ 2MnO4- + 5Pb2++

2H2O

STABILIREA COEFICIENȚILOR ÎN REACȚIILE REDOX

2) oxidarea metanolului ( CH3OH ) la aldehida formică (CH2O ) cu bicromat de potasiu:

C-2 -2e- C0 3 Cr+6 +3e- Cr+3 2

test de alcoolemie

3CH3OH + K2Cr2O7 +4H2SO4 3H2C=O +Cr2(SO4)3 +K2SO4 +7H2O

AGENȚI OXIDANȚI

Speciile chimice ( atomi, ioni sau molecule) care

se reduc prin acceptare de electroni, se numesc

agenţi oxidanţi.3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

2FeCl3 + H2S 2FeCl2 + 2HCl + S

MnSO4+2NaOH+H2O2 H2MnO3+Na2SO4+H2O

oxidant

AGENȚI REDUCĂTORI

Speciile chimice ( atomi, ioni sau molecule) care se oxidează prin cedare de electroni, se

numesc agenţi reducători.

C + ZnO CO + Zn

CO + 3Fe2O3 CO2 + 2Fe3O4

Na2S2O3 + 4HClO + H2O 2NaHSO4 + 4HCl

reducător

EFECTELE COROZIUNII

BIBLIOGRAFIE

1. Elena Alexandrescu et al., Manual chimie cl. a XII-a, 20022. Elena Alexandrescu, Alexandrescu, Viorica Zaharia, Mariana Nedelcu, Chimie X, 2005

VĂ MULȚUMIM PENTRU ATENȚIE!