Indhold
Læringsmål:
- Kan forklare oxidation og reduktion
- Kan tildele atomer og molekyler oxidationstal.
- kan forklare spændingsrækken.
- Kan afstemme redoxreaktioner.
Oxidation og reduktion
I kemi sker der hele tiden oxidationer og reduktioner. En oxidation er afgivelse af elektroner, mens en reduktion er optagelse af elektroner. Metaller vil altid afgive elektroner, mens ikke-metaller vil optage elektroner. Elektroner afgives eller optages i den yderste skal og vil følge ædelgasreglen. Det vil sige, atomet vil altid forsøge at få 8 elektroner i yderste skal (gælder kun for hovedgrupperne).
Figur 1. Oxidation af natrium. Na afgiver en elektron. Chlor bliver reduceret. Optager en elektron.
Figur 1 viser redoxreaktion. Natrium afgiver en elektron til chlor. Elektron har en negativ ladning og derfor bliver natrium positiv, da der afgives en negativ ladning, mens chlor bliver negativ, da chlor optager en negativ ladning.
Redoxreaktioner kan opdeles i delreaktioner, så det er nemmere at overskue hvad er bliver oxideret og reduceret. En redoxreaktion er en elektronoverførdsel. Der kan kun ske en oxidation, hvis der samtidigt sker en reduktion. Elektronoverførdsel sker kun hvis der er en afgiver og en modtager af elektroner. Figur 1 viser en elektronoverførdsel fra natrium til chlor. Figur 2 og figur 3 viser eksempler på delreaktioner ved en oxidation og reduktion.
Oxidation: Mg → Mg2+ + 2e-
Reduktion: Cl + e- → Cl-
Redoxreaktion: Mg + Cl2 → Mg2+ + 2Cl-
Figur 2. Magnesium oxideres ved at afgive 2 elektroner, mens chlor reduceres ved optagelse af elektron.
Oxidation: Al → Al3+ + 3e-
Reduktion: P + 3e- → P3-
Redoxreaktion: Al + P → Al3+ +P3-
Figur 3. Aluminium afgiver 3 elektroner, men phosphor optager 3 elektroner.
Metaller vil altid afgive elektroner til ikke-metaller. I det periodiske system er det nemt at få et overblik over metaller og ikke-metaller ved at placere musen på metal og henholdsvis ikke-metal.
Oxidationstal (OT)
Oxidationstal tildeles atomer, for at gøre det nemmere at afstemme redoxreaktioner. Redoxreaktioner kan være ret komplicerede at afstemme. Oxidationstal skrives altid med romertal over atomet. Enkelte atomers oxidationstal er altid lig med ladningen.
Tabel 1. Oxidationstal- for atomer
| Atom | Oxidationstal |
| Na+ | +I |
| Mg2+ | +II |
| Al3+ | +III |
| Cl- | -I |
| S2- | -II |
| H+ | +II |
| O2- | -II |
| Br | 0 |
Ved tildeling af oxidationstal er der nogle regler der skal følges:
1. H har altid OT = +I.
2. O har altid OT = -II - undtagen i H2O2, der er O = -I.
3. Summen af OT = ladning.
Tabel 2. Oxidationstal for molekyler
| Molekyle | Oxidationstal |
| NH3 | -III |
| CH4 | -IV |
| CO2 | +IV |
| H2S | -II |
| SO42- | +VI |
| PO43- | +V |
| HCl | -I |
| H2 | 0 |
Se film for tildeling af oxidationstal i tabel 1.
Spændingsrækken
Spændingsrækken anvendes redoxreaktioner, hvor reaktionen sker mellem et metal og en opløsning af et metal. Her sker der en redoxreaktion mellem to metaller og ikke et metal og et ikke-metaller. Ved at anvende spændingsrækken kan det forudsiges om en redoxreaktion vil forløbe. Figur 4 viser et uddrag af spændingsrækken.
K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Pb H Cu Ag Pt Au
Figur 4. Spændingsrækken angiver fra højre, mest reaktive metaller til de ædle metaller kobber, sølv, platin og guld.
Spændingsrækken anvendes når det skal forudsiges om en reaktion mellem to metaller vil ske. Hvis et metal står til venstre for et metal i vandig opløsning vil metallet afgive elektroner til metal i vandig opløsning. Der ved sker der en elektronoverførdsel og metallet i vandig opløsning vil nu blive et fast metal.
Zn (s) + Fe2+ (aq) → Zn2+ (aq) + Fe (s).
Figur 4. Fast Zn står til venstre for Fe i vandig opløsning og derfor sker der en redoxreaktion.
H i spændingsrækken kommer fra en vandig opløsning af en syre. Alle metaller til venstre for hydrogen vil reagere med syre og danne dihydrogen.
Fe (s) + 2H+ (aq) → Fe2+ (aq) + H2 (g).
Figur 5. Metaller til venstre vil reagere med syre og danne dihydrogen.
Afstemning af redoxreaktioner
Redoxreaktioner afstemmes på en anderledes måde end almindelige reaktionsskemaer. Der er en helt bestemt metode til at at afstemme redoxreaktioner.
1. Tildel oxidationstal.
2. Undersøg hvilke atomer der oxideret og reduceret.
3. Tildel koefficienter.
4. Undersøg ladninger på venstre og højre side.
5. Afstem ladninger med H+ i sur opløsninge eller OH- i basiske opløsning.
6. Afstem H med H2O.
7. Afstem O på venstre og højre side.
8. Korrekt afstemt hvis lige mange O på hver side.
pH = - log cs
pH = - log
pH =