• Apakah tindak balas redoks?
• Ciri-ciri tindak balas redoks
• Jenis tindak balas redoks
• Contoh tindak balas redoks
• Aplikasi perindustrian

Kami menerangkan apa itu tindak balas redoks, jenis yang wujud, aplikasinya, ciri dan contoh tindak balas redoks.

Dalam tindak balas redoks, satu molekul kehilangan elektron dan satu lagi mengambilnya.

Apakah tindak balas redoks?

Dalam kimia, dikenali sebagai tindak balas redoks, tindak balas pengurangan oksida atau tindak balas pengurangan-pengoksidaan kepada tindak balas kimia di mana pertukaran elektron antara atom atau molekul terbabit.

Pertukaran ini dicerminkan dalam perubahan keadaan pengoksidaan daripada reagen. Reaktan yang melepaskan elektron mengalami pengoksidaan dan yang menerimanya, pengurangan.

Keadaan pengoksidaan menunjukkan jumlah elektron yang dilepaskan atau diterima oleh atom unsur kimia apabila ia adalah sebahagian daripada tindak balas kimia. Ia juga boleh ditafsirkan sebagai yang sepatutnya cas elektrik bahawa atom tertentu akan mempunyai jika semua ikatannya dengan atom lain adalah ionik sepenuhnya. Juga dipanggil nombor pengoksidaan atau Valencia.

Keadaan pengoksidaan dinyatakan dalam nombor integer, menjadi sifar keadaan pengoksidaan untuk unsur neutral. Oleh itu, ia boleh mengambil nilai positif atau negatif bergantung pada jenis atom dan tindak balas di mana ia mengambil bahagian. Sebaliknya, beberapa atom Mereka mempunyai keadaan pengoksidaan berubah-ubah bergantung pada tindak balas di mana ia terlibat.

Mengetahui cara menentukan keadaan atau nombor pengoksidaan setiap atom dalam a sebatian kimia Adalah penting untuk memahami dan menganalisis tindak balas redoks. Terdapat peraturan tertentu yang membolehkan anda mengira nilainya:

• Nombor pengoksidaan unsur atau molekul neutral ialah sifar. Contohnya: logam pepejal (Fe, Cu, Zn…), molekul (O2, N2, F2).
• The ion sebatian atom tunggal mempunyai nombor pengoksidaan yang sama dengan casnya. Contohnya: Na +, Li +, Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cl–.
• Fluorin sentiasa mempunyai keadaan pengoksidaan -1 kerana ia adalah unsur paling elektronegatif yang wujud (F–).
• Hidrogen sentiasa mempunyai nombor pengoksidaan +1 (H +), kecuali hidrida logam (kalium hidrida, KH), di mana ia mempunyai nombor pengoksidaan -1 (H–).
• Oksigen mempunyai nombor pengoksidaan -2, dengan beberapa pengecualian:
  • Apabila ia membentuk sebatian dengan fluorin, ia mempunyai nombor pengoksidaan 2+. Contohnya: oksigen difluorida (OF2).
  • Apabila ia membentuk peroksida, ia mempunyai nombor pengoksidaan -1 (O22-). Contohnya: hidrogen peroksida (H2O2), natrium peroksida (Na2O2).
  • Apabila ia membentuk superoksida, ia mempunyai nombor pengoksidaan -½ (O2–). Contohnya: kalium superoksida (KO2).
• Jumlah algebra bagi nombor pengoksidaan atom yang membentuk sebatian neutral ialah sifar.
• Jumlah algebra bagi nombor pengoksidaan atom yang membentuk ion poliatomik adalah sama dengan cas pada ion tersebut. Sebagai contoh: anion sulfat (SO42-) mempunyai nombor pengoksidaan -2, yang sama dengan jumlah nombor pengoksidaan sulfur dan oksigen, setiap satu didarab dengan jumlah setiap atom dalam sebatian, dalam kes ini, ia mempunyai satu atom sulfur dan empat atom oksigen.
• Nombor pengoksidaan beberapa unsur kimia ia boleh berbeza-beza bergantung pada sebatian neutral atau ion yang merupakan sebahagian daripadanya. Kemudian, adalah mungkin untuk mengira nombor pengoksidaan atom dalam sebatian seperti berikut:

di mana tidak() bermakna nombor pengoksidaan, dan unsur kimia ditemui dalam kurungan.

Dengan cara ini, dalam setiap tindak balas redoks terdapat dua jenis reaktan, satu yang melepaskan elektron dan satu lagi yang menerimanya:

• Agen pengoksidaan. Ia adalah atom yang menangkap elektron. Dalam pengertian ini, keadaan pengoksidaan awalnya berkurangan, dan pengurangan dialami. Dengan cara ini, ia meningkatkan cas elektrik negatifnya dengan mendapatkan elektron.
• Ejen pengurangan. Ia adalah atom yang melepaskan elektron dan meningkatkan keadaan pengoksidaan awalnya, mengalami pengoksidaan. Dengan cara ini, ia meningkatkan cas elektrik positifnya dengan melepaskan elektron.

Sesetengah bahan kimia boleh teroksida dan dikurangkan pada masa yang sama. Unsur-unsur ini dipanggil ampholytes, dan proses di mana ini berlaku dipanggil ampholization.

Tindak balas redoks adalah salah satu tindak balas kimia yang paling biasa dalam Alam semesta, kerana ia adalah sebahagian daripada proses fotosintesis di dalam tumbuhan dan daripada pernafasan dalam haiwan, yang membolehkan kesinambungan kehidupan.

Ciri-ciri tindak balas redoks

Tindak balas redoks ada di sekeliling kita setiap hari. Pengoksidaan daripada logam, yang pembakaran gas di dapur atau pun pengoksidaan glukosa untuk mendapatkan ATP dalam badan kita adalah beberapa contoh.

Dalam kebanyakan kes, tindak balas redoks membebaskan sejumlah besar Tenaga.

Secara amnya, setiap tindak balas redoks terdiri daripada dua peringkat atau separuh tindak balas. Dalam satu daripada separuh tindak balas, pengoksidaan berlaku (bahan tindak balas teroksida) dan dalam satu lagi, pengurangan berlaku (bahan tindak balas dikurangkan).

Jumlah tindak balas redoks, yang diperoleh hasil daripada menggabungkan semua separuh tindak balas secara algebra, sering dipanggil "tindak balas global". Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa apabila separa tindak balas digabungkan secara algebra, kedua-dua jisim dan cas mesti dilaraskan. Iaitu, bilangan elektron yang dibebaskan semasa pengoksidaan mestilah sama dengan bilangan elektron yang diperoleh semasa pengurangan, dan jisim setiap bahan tindak balas mestilah sama dengan jisim setiap produk.

Sebagai contoh:

• Pengurangan separuh tindak balas. Pengurangan daripada tembaga dengan menangkap dua elektron. Mengurangkan keadaan pengoksidaannya.
  
• Separa tindak balas pengoksidaan. Pengoksidaan besi dengan kehilangan dua elektron. Meningkatkan keadaan pengoksidaannya.
  
  Reaksi global:
  

Jenis tindak balas redoks

Tindak balas pembakaran (tindak balas redoks) membebaskan tenaga yang boleh mencipta pergerakan.

Terdapat pelbagai jenis tindak balas redoks, dikurniakan ciri yang berbeza. Jenis yang paling biasa ialah:

• Pembakaran. Pembakaran ialah tindak balas kimia redoks yang membebaskan sejumlah besar tenaga dalam bentuk haba Y ringan. Tindak balas ini adalah pengoksidaan cepat yang mengeluarkan banyak tenaga. Tenaga yang dilepaskan boleh digunakan dengan cara terkawal untuk menjana pergerakan dalam enjin kereta. Unsur yang dipanggil pengoksida (yang dikurangkan dan dioksidakan kepada bahan api) dan unsur bahan api (yang teroksida dan dikurangkan kepada pengoksida). Beberapa contoh bahan api ialah petrol dan gas yang kita gunakan di dapur kita, manakala pengoksida yang paling terkenal ialah oksigen gas (O2).
• Pengoksidaan daripada logam. Mereka adalah tindak balas yang lebih perlahan daripada pembakaran. Ia biasanya digambarkan sebagai degradasi bahan tertentu, terutamanya bahan logam, oleh tindakan oksigen ke atasnya. Ia adalah fenomena yang diketahui di seluruh dunia dan setiap hari, terutamanya dalam populasi pantai, di mana garam dari persekitaran mempercepatkan (memangkin) tindak balas. Sebab itu kereta, selepas membawa kita ke pantai, mesti dibersihkan dari segala kesan air masin.
• Tidak seimbang. Juga dikenali sebagai tindak balas dismutasi, mereka membentangkan satu reagen yang dikurangkan dan teroksida pada masa yang sama. Kes biasa ini ialah penguraian hidrogen peroksida (H2O2).
• Penatalan mudah. Juga dipanggil "tindak balas penggantian mudah", ia berlaku apabila dua unsur bertukar tempat masing-masing dalam sebatian yang sama. Iaitu, satu elemen menggantikan yang lain di tempatnya yang tepat dalam formula, mengimbangi cas elektrik masing-masing dengan atom lain mengikut kesesuaian. Contohnya ialah apa yang berlaku apabila logam menyesarkan hidrogen dalam asid dan garam terbentuk, seperti yang berlaku apabila bateri sesuatu perkakas rosak.

Contoh tindak balas redoks

Contoh tindak balas redoks sangat banyak. Kami akan cuba memberikan contoh bagi setiap jenis yang diterangkan sebelum ini:

• Pembakaran oktana. Oktana ialah a hidrokarbon komponen petrol yang digunakan untuk menghidupkan enjin kereta kita. Apabila oktana bertindak balas dengan oksigen, oktana teroksida dan oksigen dikurangkan, membebaskan sejumlah besar tenaga akibat tindak balas ini. Tenaga yang dibebaskan ini digunakan untuk menjana kerja dalam enjin, juga menghasilkan karbon dioksida dan wap air dalam proses tersebut. Persamaan yang mewakili tindak balas ini ialah:
  
• Penguraian hidrogen peroksida. Ia adalah tindak balas perubahan di mana hidrogen peroksida terurai kepada unsur konstituennya, air dan oksigen. Dalam tindak balas ini, oksigen dikurangkan dengan mengurangkan nombor pengoksidaannya daripada -1 (H2O2) kepada -2 (H2O), dan ia dioksidakan dengan meningkatkan nombor pengoksidaannya daripada -1 (H2O2) kepada 0 (O2).
  
• Anjakan perak dengan tembaga. Ia adalah tindak balas daripada anjakan mudah di mana anda boleh melihat bagaimana dengan merendam serpihan kuprum logam dalam larutan perak nitrat, warna daripada larutan menjadi biru dan lapisan nipis perak logam dimendapkan pada serpihan kuprum. Dalam kes ini, sebahagian daripada kuprum logam (Cu) diubah menjadi ion Cu2 +, sebagai sebahagian daripada kuprum (II) nitrat (Cu (NO3) 2), yang larutannya mempunyai warna biru yang indah. Sebaliknya, sebahagian daripada kation Ag +, yang merupakan sebahagian daripada perak nitrat (AgNO3), diubah menjadi perak logam (Ag) yang dimendapkan.
  
• Tindak balas zink dengan asid hidroklorik cair. Ia adalah tindak balas anjakan mudah di mana hidrogen dalam HCl (aq) disesarkan oleh zink untuk membentuk garam.
  
• Pengoksidaan besi. Besi logam teroksida apabila ia bersentuhan dengan oksigen daripada udara. Ini dilihat dalam kehidupan seharian apabila objek besi membentuk lapisan karat coklat apabila terdedah kepada udara untuk jangka masa yang lama. Dalam tindak balas ini, besi logam (Fe), yang mempunyai keadaan pengoksidaan 0, diubah menjadi Fe3 +, iaitu, keadaan pengoksidaannya meningkat (ia teroksida). Atas sebab ini, ia dikatakan secara intuitif atau bahasa sehari-hari: karat besi.
  

Aplikasi perindustrian

Dalam loji kuasa, tindak balas redoks mampu menggerakkan motor besar.

Aplikasi industri tindak balas redoks tidak berkesudahan. Sebagai contoh, tindak balas pembakaran adalah sesuai untuk menghasilkan pekerjaan yang berfungsi untuk menjana pergerakan dalam motor besar yang digunakan dalam loji kuasa untuk menghasilkan elektrik.

Prosesnya terdiri daripada pembakaran bahan api fosil untuk mendapatkan haba dan menghasilkan wap air dalam dandang, maka wap ini digunakan untuk menggerakkan enjin atau turbin yang besar. Sebaliknya, tindak balas pembakaran juga digunakan untuk menghidupkan enjin kenderaan bermotor yang menggunakan bahan api fosil, seperti kereta kita.

Sebaliknya, tindak balas redoks penggantian dan sesaran berguna untuk mendapatkan unsur-unsur tertentu dalam keadaan tulen yang tidak sering dilihat dalam alam semula jadi. Sebagai contoh, perak sangat reaktif. Walaupun jarang ditemui ia tulen dalam tanah bawah mineral, tahap ketulenan yang tinggi boleh diperolehi melalui tindak balas redoks. Perkara yang sama berlaku apabila ia datang untuk mendapatkan garam dan lain-lain sebatian.