Redoxní děje, elektrolýza, stechiometrické koeficienty chemických rovnic

4. REDOXNÍ DĚJE, ELEKTROLÝZA, STECHIOMETRICKÉ KOEFICIENTY CHEMICKÝCH ROVNIC/VÝPOČTY/

ROVNOVÁHA V REDOXNÍCH REAKCÍCH

• redoxní rovnováha se ustaví v reakční soustavě, kde probíhá oxidačně-redukční (redoxní) reakce, tj. reakce, při které dochází k přenosu elektronů

• oxidace = výchozí látka předává elektrony (zvyšuje své oxidační číslo)

• redukce = výchozí látka přijímá elektrony (snižuje své oxidační číslo)

• látka odevzdávající elektron, tzv. redukovaná forma se oxiduje na oxidovanou formu, naopak oxidovaná forma přijme elektron a zredukuje se

• redoxní systém tvoří dvojice částic lišící se o jeden nebo více elektronů

schéma:

• oxidační činidlo (např. O2, Cl2 – snadno přijímají el) – látka, která oxiduje jinou látku, přijímá od ní elektrony, a sama se tak redukuje (např. Cu2+ v předchozím schématu)

• redukční činidlo (např. Na, H2 – snadno odevzdávají el.) – látka, která redukuje jinou látku, poskytuje jí elektrony, a sama se tak oxiduje (např. Zn0 v předchozím schématu)

• redoxní rovnováhu charakterizuje ROVNOVÁŽNÁ KONSTANTA:

Kc = $\frac{\left\lbrack \mathbf{\text{Zn}}^{\mathbf{2 +}} \right\rbrack}{\left\lbrack \mathbf{\text{Cu}}^{\mathbf{2 +}} \right\rbrack}$

• elektricky neutrální pevné látky se do vztahu pro rovnovážnou konstantu nezapisují

• pro určení redoxních vlastností kovů a jejich iontů při vzájemné interakcí slouží BEKETEROVA ŘADA KOVŮ

• je sestavena podle chování kovů ve vodném prostředí, podle jejich schopnosti odštěpovat elektrony a tvořit kationty (oxidovat se), řada je sestavena tak, že:

• ve směru šipky klesají jejich redukční schopnosti, schopnost reagovat se zředěnými kyselinami a chemická reaktivita

• ze dvou jejich členů vždy ten, který stojí v řadě více vlevo, snadněji odštěpuje elektrony a tvoří kationty, a je proto schopen redukovat kation kovu stojícího od něho napravo

• kovy nalevo od vodíku jsou schopny vytěsnit vodík z kyselin (jsou rozpustné v kyselinách) a nazýváme je NEUŠLECHTILÉ KOVY

• kovy napravo od vodíku nejsou schopny vytěsnit vodík z kyselin (nejsou rozpustné v kyselinách) a nazýváme je UŠLECHTILÉ KOVY

• příkladem využití redoxních dějů v praxi je galvanický článek nebo elektrolýza

GALVANICKÝ ČLÁNEK

= zdroj stejnosměrného napětí, který funguje na principu spontánních redoxních dějů

• skládá se ze dvou poločlánků, z nichž každý obsahuje elektrodu ponořenou do roztoku elektrolytu

• elektrody, kladná KATODA a záporná ANODA, jsou obvykle z různých kovů a jsou vodivě spojeny

• kovovou elektrodu ponoříme do vodného roztoku soli téhož kovu a dojde k redoxnímu chemickému ději, při kterém:

• z anody vstupují do roztoku další ionty, např. Zn − 2e− → Zn2+, roztok se nabíjí kladně a elektroda záporně, na anodě probíhá oxidace

• z roztoku na katodu se vylučuje kov, např. Cu2++ 2e−  → Cu0, roztok se nabíjí záporně a elektroda kladně, na katodě probíhá redukce