Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

1. 5ο κεφάλαιο • Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης • Β΄ Λυκείου • Οξείδωση - Αναγωγή • Οξειδωτικά - Αναγωγικά • Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

2. Οξειδοαναγωγή • Οξείδωση είναι η ένωση ενός στοιχείου με το οξυγόνο ή η αφαίρεση υδρογόνου από μία ένωση. • Παράδειγμα: • O C οξειδώνεται προς CO2 σύμφωνα με την αντίδραση: • C + O2 → CO2 • Το HCl οξειδώνεται προς Cl2 σύμφωνα με την αντίδραση: • 4 HCl + O2 → 2 Cl2 + 2 H2O • Αναγωγή είναι η ένωση ενός στοιχείου με το υδρογόνο ή η αφαίρεση οξυγόνου από μία ένωση • Παράδειγμα:Το Ι2 ανάγεται σε ΗΙ σύμφωνα με την αντίδραση: • Ι2 + Η2 → 2 ΗΙ • Το ZnO ανάγεται σε Zn σύμφωνα με την αντίδραση: • ZnO + C → Zn + CO Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

3. Οξειδοαναγωγή • Οξείδωση είναι η αποβολή ηλεκτρονίων • Αναγωγή είναι η πρόσληψη ηλεκτρονίων Παράδειγμα: O Zn αντιδρά με ιόντα χαλκού σύμφωνα με την αντίδραση: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu Κάθε άτομο Zn αποβάλλει 2 ηλεκτρόνια (οξειδώνεται) Κάθε κατιόν Cu2+ προσλαμβάνει 2 ηλεκτρόνια (ανάγεται) Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

4. Οξειδοαναγωγή • Οξείδωση είναι η αύξηση του αριθμού οξείδωσης • Αναγωγή είναι η μείωση του αριθμού οξείδωσης • Αριθμός οξείδωσης • ενός ιόντος ετεροπολικής ένωσης ονομάζεται το πραγματικό φορτίο του ιόντος. • ενός ατόμου ομοιοπολικής ένωσης ονομάζεται το φαινομενικό φορτίο που θα αποκτήσει το άτομο, όταν το κοινό ή τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθούν στο πιο ηλεκτραρνητικό άτομο της ένωσης. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

5. Οξειδοαναγωγή Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

6. Οξειδοαναγωγή Απλοί κανόνες για την εύρεση των αριθμών οξείδωσης των στοιχείων. • Κάθε στοιχείο σε ελεύθερη κατάσταση έχει αριθμό οξείδωσης (Α.Ο) ίσο με το μηδέν. • π.χ. Ναο, Cl2o, Mgo • Το F στις ενώσεις του έχει πάντοτε αριθμό οξείδωσης (Α.Ο) ίσο με -1. • -1 -1 • π.χ. NaF, CaF2 • Το Η στις ενώσεις του έχει αριθμό οξείδωσης (Α.Ο) ίσο με +1, εκτός από τις ενώσεις του με μέταλλα (υδρίδια) που έχει -1. • +1 -1 • π.χ. HBr, CaH2 • Το αλγεβρικό άθροισμα των αριθμών οξείδωσης (Α.Ο) όλων των ατόμων σε μία ένωση είναι ίσο με το μηδέν. • π.χ. στην ένωση ΚΜnO4 • το K έχει +1 • το Mn έχει x • το Ο έχει -2 • Σχηματίζουμε την εξίσωση: +1 + x + 4·(-2) = 0 ⇒ x = +7 • Το αλγεβρικό άθροισμα των αριθμών οξείδωσης (Α.Ο) όλων των ατόμων σε ένα πολυατομικό ιόν είναι ίσο με το φορτίο του πολυατομικού ιόντος. • π.χ. στο ιόν Cr2O72- • το Cr έχει x • το Ο έχει -2 • Σχηματίζουμε την εξίσωση: 2·x + 7·(-2) = -2 ⇒ x = +6 • Το Ο στις ενώσεις του έχει αριθμό οξείδωσης (Α.Ο) ίσο με -2, εκτός από τα υπεροξείδια στα οποία έχει -1, καθώς και την ένωση F2O (οξείδιο του φθορίου), στην οποία έχει +2. • -2 -1 +2 • π.χ. Na2O, Η2Ο2, F2O Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

7. Οξειδοαναγωγή • Οξείδωση είναι η αύξηση του αριθμού οξείδωσης • Αναγωγή είναι η μείωση του αριθμού οξείδωσης Στην αντίδραση MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O το Mn από +4 στο ΜnΟ2 ανάγεται σε +2 στο MnCl2 το Cl από -1 στο HCl οξειδώνεται σε 0 στο Cl2 • Οξειδωτικό λέγεται κάθε χημική ουσία που περιέχει άτομα στοιχείου τα οποία ανάγονται • Αναγωγικό λέγεται κάθε χημική ουσία που περιέχει άτομα στοιχείου τα οποία οξειδώνονται Στην αντίδραση MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O το MnΟ2 είναι οξειδωτικό και το ΗCl είναι αναγωγικό Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

8. Πίνακας Οξειδωτικών

9. Πίνακας Αναγωγικών

10. Εύρεση προϊόντων - Συντελεστών Θα συμπληρώσουμε την αντίδραση: αραιόΗΝΟ3+ Cu → ... • Το οξειδωτικό σώμα είναι το HNO3 ενώ το αναγωγικό είναι το Cu. • Με βάση τον πίνακα των οξειδωτικών το ΗΝΟ3 σχηματίζει ΝΟ και με βάση τον πίνακα των αναγωγικών ο Cu σχηματίζει άλας του οξέος. Γράφουμε τα κύρια προϊόντα +5 0 +2 +2 HNO3+Cu→NO+Cu(NO3)2 8 + 4Η2Ο 3 2 3 • Η Μ.Α.Ο. του Ν δείχνει το πλήθος των ατόμων Cu που οξειδώνον-ται. Βάζουμε συντελεστή στο Cu(NO3)2 τον αριθμό 3. • Το N ανάγεται από +5 σε +2, άρα Μ.Α.Ο. = 3, όπου Μ.Α.Ο. είναι η μεταβολή του αριθμού οξείδωσης. • Η Μ.Α.Ο. του Cu δείχνει το πλήθος των ατόμων Ν που ανάγονται. Βάζουμε συντελεστή στο ΝΟ τον αριθμό 2. • Ο Cu οξειδώνεται από 0 σε +2, άρα Μ.Α.Ο. = 2 • Ισοσταθμίζουμε τα άτομα Ν, Cu και συμπληρώνουμε τα απαραίτητα μόρια νερού στο δεύτερο μέλος ώστε να ισοσταθμιστούν και τα άτομα Η και Ο. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

11. Εύρεση προϊόντων - Συντελεστών Θα συμπληρώσουμε με τη μέθοδο των ημιαντιδράσεων την αντίδραση: αραιόΗΝΟ3+ Cu → ... • Γράφουμε την ημιαντίδραση αναγωγής του ΗΝΟ3 • HNO3 + 3 H+ + 3 e- → NO + 2 Η2Ο • Γράφουμε την ημιαντίδραση οξείδωσης του Cu • Cu → Cu2+ + 2 e- • Πολλαπλασιάζουμε την ημιαντίδραση αναγωγής x2 και την ημιαντί-δραση οξείδωσης x3 ώστε να ισοσταθμιστούν τα ηλεκτρόνια. • 2 ΗNO3 + 6 H+ + 6 e- → 2 NO + 4 Η2Ο • 3 Cu → 3 Cu2+ + 6 e- • Προσθέτουμε τις τελικές ημιαντιδράσεις κατά μέλη και έχουμε: • 2 ΗNO3 + 3 Cu + 6 H+ → 2 NO + 3 Cu2+ + 4 Η2Ο • Γράφουμε την αντίδραση με μόρια και έχουμε: • 8 ΗNO3 + 3 Cu → 2 NO + 3 Cu(ΝΟ3)2 + 4 Η2Ο Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

12. Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης • Ηλεκτροχημική σειρά δραστικότητας των μετάλλων Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb H2 Bi CuHgAg Pt Au μείωση της δραστικότητας • Κάθε μέταλλο Μ αντικαθιστά στις ενώσεις τους λιγότερο δραστικά μέταλλα Μ΄ από αυτό. • Στο παράδειγμα που ακολουθεί ο Fe αντικαθιστά το Cu στη χημική ένωση CuCl2 Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu Τα μέταλλα όπως ο Fe (+2, +3) που έχουν πολλούς αριθμούς οξεί-δωσης (όπως ο Fe στο παράδειγμα που έχει +2, +3) στο προϊόν αποκτά τον μικρότερο αριθμό οξείδωσης (στο παράδειγμα ο Fe εμφανίζεται με +2). Εξαιρείται ο Cu που αποκτά το μεγαλύτερο αριθμό οξείδωσης +2. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

13. Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης • Ηλεκτροχημική σειρά δραστικότητας των μετάλλων Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb H2 Bi CuHgAg Pt Au μείωση της δραστικότητας Παραδείγματα της μορφής: Μ + Μ΄Χ →ΜΧ + Μ’ • 3 Fe + 2 AuCl3 → 3 FeCl2 + 2 Au • Cu + 2 AgNO3 → Cu(NO3)2 + Ag • 2 Al + Cr2O3 → Al2O3 + 2 Cr • 2 Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2 Fe • Fe + CaCl2 → αδύνατη • Cu + ZnSO4 → αδύνατη Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

14. Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης • Ηλεκτροχημική σειρά δραστικότητας των αμετάλλων F2 O3 Cl2 Br2 O2 I2 S N C μείωση της δραστικότητας • Κάθε αμέταλλο A αντικαθιστά στις ενώσεις τους λιγότερο δραστικά aμέταλλα A΄ από αυτό. Στο παράδειγμα που ακολουθεί το F2 αντικαθιστά το Br2 στη χημική ένωση NaBr F2 + 2 NaBr → 2 NaF + Br2 Παραδείγματα της μορφής: A + ΜA΄→ ΜA + A΄ • F2 + 2 KBr → 2 KF + Br2 • X2 + H2S → 2 HX + S (X = F,Cl,Br,I) • Cl2 + H2O2 → 2 HCl + O2 • Br2 + KF → αδύνατη. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

15. Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης • Τα πολύ δραστικά μέταλλα K, Ba, Ca, Na αντιδρούν με το νερό και σχηματίζουν υδροξείδια ελευθερώνοντας αέριο Η2 • 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 • Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2 • Τα υπόλοιπα μέταλλα που είναι δραστικότερα από το υδρογόνο αντιδρούν εν θερμώ με το νερό και σχηματίζουν οξείδια ελευθερώνοντας αέριο Η2 • Mg + H2O → MgO + H2 • Zn + H2O → ZnO + H2 Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

16. Αντιδράσεις σύνθεσης μετάλλου - αμετάλλου • Τα μέταλλα (με εξαίρεση τα ευγενή Ag, Au, Pt) αντιδρούν με το οξυγόνο και σχηματίζουν οξείδια • 2 Al + 3/2 O2 → Al2O3 • 2 Ca + O2 → 2 CaO • Τα μέταλλα αντιδρούν με τα αλογόνα και σχηματίζουν άλατα • 2 Νa + F2 → 2 NaF • Mg + Cl2 → MgCl2 • Τα μέταλλα αντιδρούν με θείο, άζωτο, άνθρακα, υδρογόνο κ.α. αμέταλλα σχηματίζοντας σουλφίδια, νιτρίδια, καρβίδια, υδρίδια κ.α. • Mg + S → MgS • 3 Ca + N2 → Ca3N2 • 2 C + Ca → CaC2 • 2 Na + H2 → 2 NaH Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

17. Αντιδράσεις σύνθεσης μετάλλου - αμετάλλου Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

18. Αντιδράσεις αποσύνθεσης ή διάσπασης • Αυθόρμητες διασπάσεις. • Γίνονται χωρίς εξωτερικό ερέθισμα, χαρακτηριστική είναι η διάσπαση του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο. • 2 H2O2 → 2 H2O + O2 • Αυτές οι αντιδράσεις αποσύνθεσης είναι σπάνιες. • Θερμικές διασπάσεις. • Γίνονται με θέρμανση ή πύρωση χωρίς αέρα ορισμένων ουσιών που διασπώνται σε δύο ή περισσότερα σώματα, χαρακτηριστική είναι η θερμική διάσπαση του ανθρακικού ασβεστίου σε οξείδιο του ασβετίου και διοξείδιο του άνθρακα. • CaCO3 → CaO + CO2 • Ηλεκτρολυτικές διασπάσεις. • Γίνονται παρουσία ηλεκτρικού ρεύματος, χαρακτηριστική είναι η ηλεκτρολυτική διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. • 2 H2O → 2 H2 + O2 Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

19. Αντιδράσεις οξειδωτικών οξέων • Οξειδώνουν τα περισσότερα μέταλλα (Μ) με εξαίρεση το χρυσό και το λευκόχρυσο σύμφωνα με τις αντιδράσεις 0 +5 +x +2 3 Μ + 4x HNO3(αραιό)→ 3 M(NO3)x + x NO + 2x H2O 0 +5 +x +4 Μ + 2x HNO3(πυκνό)→ M(NO3)x + x NO2 + x H2O 0 +6 +x +4 2 Μ + 2x H2SO4(πυκνό)→ M2(SO4)x + x SO2 + x H2O • Οξειδώνουν διάφορα αναγωγικά, ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα +2 +5 +3 +2 3 FeO + 10 HNO3(αραιό)→ 3 Fe(NO3)3 + NO + 5 H2O +2 +5 +4 +4 CO + 2 HNO3(πυκνό)→ CO2 + 2 NO2 + H2O +2 +6 +4 +4 CO + H2SO4(πυκνό)→ CO2 + SO2 + H2O Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

20. Αντιδράσεις οξειδωτικών οξέων • Οξειδώνουν στερεά αμέταλλα σύμφωνα με τον πίνακα που ακολουθεί +5 0 +6 +2 2 ΗΝΟ3αραιό + S → H2SO4 + 2 NO+ H2O 0 +5 +4 +4 C + 4 HNO3πυκνό → CO2 + 4 NO2 + 2 H2O 0 +6 +5 +4 2 P + 5 H2SO4πυκνό → 2 H3PO4 + 5 SO2 + 2 H2O Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

21. Αντιδράσεις διχρωμικού καλίου • Το διχρωμικό κάλιο δρα σε όξινο περιβάλλον (συνήθως H2SO4) και σχηματίζει άλατα του καλίου και του τρισθενούς Cr3+. Το διχρωμικό κάλιο έχει πορτοκαλί χρώμα και τα άλατα του τρισθενούς χρωμίου είναι πράσινα. +6 -1 +3 0 K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6NaCl → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 3Na2SO4 + 7H2O +6 +2 +3 +4 K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3CO → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3CO2 + 4H2O +6 +2 +3 +3 K2Cr2O7 + 14HCl + 6FeCl2→ 2KCl + 2CrCl3 + 6FeCl3 + 7H2O +6 -1 +3 0 K2Cr2O7 + 14HCl → 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O +6 -1 +3 +1 K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3CH3CH2OH → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3CH3CH=O + 7H2O Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

22. Αντιδράσεις υπερμαγγανικού καλίου • Το υπερμαγγανικό κάλιο δρα σε όξινο περιβάλλον (συνήθως θειικού οξέος) και σχηματίζει άλατα του καλίου και του Mn2+. Το υπερμαγγανικό κάλιο έχει κόκκινο και τα άλατα του δισθενούς μαγγανίου είναι άχρωμα. +7 -1 +2 0 2KMnO4 + 8H2SO4 + 10NaCl → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Cl2 + 5Na2SO4 + 8H2O +7 +2 +2 +4 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5CO → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2 + 3H2O +7 +2 +2 +4 2KMnO4 + 16HCl + 5SnCl2→ 2KCl + 2MnCl2 + 5SnCl4 + 8H2O +7 -1 +2 0 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O +7 +1 +2 +3 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5CH3CH=O → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CH3COOH + 3H2O Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr