Jak je to vlastně s oxidací

Oxidační a redukční reakce

Při redoxních dějích dochází k přenosu elektronu z reakční složky oxidující (redukované) na oxidovanou (redukující). Oxidace je definována jako odštěpení elektronu, redukce jako přijetí elektronu. Redoxní pár je dvojice částic téhož prvku na různých stranách rovnice, která se liší oxidačním číslem.

2 Fe⁰ + 6 H^1+Cl1- ® 2 Fe³⁺Cl^1- + 3 H₂⁰

Fe⁰  -  3 elektrony ® Fe³⁺

H¹⁺ + 1 elektron ® H⁰

Stejně jako u acidobazických reakcí je pojem redukční či oxidační činidlo relativní. Ochota přijímat elektron je u jednotlivých prvků vyjádřena standardním elektrodovým potenciálem, který je tím menší, čím větší je ochota přijímat elektron, tedy oxidovat se, tedy být redukčním činidlem. Při redoxní reakci se vždy jeden prvek oxiduje a druhý redukuje. Oxidovat se bude prvek s nižším elektrodovým potenciálem možné přeměny.

Elektrodový potenciál udává napětí na rozhraní galvanického poločlánku mezi oxidovanou a redukovanou formou téhož prvku. Je vztažen na vodíkovou elektrodu, na které probíhá děj H⁺ č H⁰, jehož elektrodový potenciál je definičně roven nule. Oxidační děje, při nichž lze vodík oxidovat mají elektrodový potenciál kladný, děje, při nichž lze vodík redukovat mají potenciál záporný.

Na základě ochoty oxidovat se je sestavena Beketovova řada napětí (elektrochemická řada napětí). Prvky zleva doprava jsou stále obtížněji oxidovatelné, stále ušlechtilejší s větší mírou schopnosti setrvávat v přírodě v elementárním stavu

Prvky vlevo od vodíku jsou schopny jej vytěsňovat z jeho sloučenin (kyselin). Prvky vlevo od vodíku mohou vytěsňovat prvky vpravo z jejich sloučenin (oxidů, hydroxidů, solí). Směrem vpravo stoupá ušlechtilost kovů - snižuje se jejich tendence ke korozívní oxidaci. Prvky na levé straně mají elektrodový potenciál kladný, na pravé straně záporný. Vlevo jsou kovy v kyselinách snadno rozpustné, vpravo kovy obtížně rozpustné.

Na, K, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Cd, Co, Ni, Cr, Sn, Pb ... H ... Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Au, Pt

Příklady oxidačních činidel

Kyselina dusičná se redukuje na oxid dusný.

Kyselina chlorná se redukuje v kyselém prostředí na chlorid nebo chlor.

Chlorečnany se redukují na chloridy.

Dvojchroman se redukuje se na chromitou sůl.

Dusičnany se redukují v kyselém prostředí na dusitany.

Peroxid vodíku se redukuje na vodu.

Stříbrné soli se redukují na stříbro.

Oxid manganičitý se redukuje na manganatou sůl.

Oxid chromový se redukuje na oxid chromitý.

Rtuťnaté soli se redukují na rtuťné soli nebo rtuť.

Jód se redukuje na jodid.

Železité soli se redukují na železnaté soli.

Manganistan draselný se redukuje zvl. v kyselém prostředí na oxid manganičitý.

Kyselina sírová se redukuje na kyselinu siřičitou.

Příklady redukčních činidel

Dithioničitan se oxiduje na síran.

Železo se oxiduje na železité či železnaté soli nebo oxidy.

Cínaté soli se oxidují na cíničité soli.

Redukční vlastnosti má kyselina citrónová a vinná

Formaldehyd se v zásaditém prostředí oxiduje na kyselinu mravenčí nebo mravenčany.

Sirovodík se oxiduje na síru.

Železnaté soli se oxidují na železité soli.

Kyselina mravenčí se oxiduje na oxid uhličitý.

Kyselina octová se oxiduje na oxid uhličitý.

Uhlík se redukuje na oxid uhelnatý nebo uhličitý za zvýšené teploty.

Práškové železo se oxiduje na železnaté nebo železité sloučeniny.

Ethanol se oxiduje na acetaldehyd a vodu.

Siřičitany se v zásaditém prostředí oxidují na sírany.

Redoxní indikátory

Redoxní indikátory jsou organické látky, jejichž oxidovaná a redukovaná forma je různě zbarvena. Používají se v mikrochemické analýze k důkazu redukujících a oxidujících látek a při redoxní titraci. Např. difenylamin je ve své redukované formě bezbarvý - oxidovaný je fialovomodrý, methylenová modř je jako redukovaná forma bezbarvá - oxidovaná modrá, neutrální červeň je v redukované formě bezbarvá - v oxidované červená. K indikaci oxidujících látek se běžně používá bezbarvý jodid draselný, který se oxiduje na žlutohnědý jód. Jód se naopak odbarvuje látkami redukujícími.

Elektrochemický článek

Elektrochemický článek tvoří katoda, záporně nabitý pól, ke kterému migrují kationty a anoda, kladně nabitý pól, ke kterému migrují anionty. V případě, že dochází jen k přenosu elektronů, migrují od katody k anodě. Migrace probíhá v kapalném elektrolytu. Napětí mezi katodou a anodou vzniká díky spontánní migraci elektronů od elektrody z materiálu o vyšším elektrodovém potenciálu k elektrodě s potenciálem nižším.

Příkladem elektrochemického článku je železo a jeho korozní produkt, oxid železitý spojené vodou jako elektrolytem. Železo má tendenci se oxidovat, tvoří katodu a uvolňuje elektrony. Oxid železitý má tendenci se redukovat, elektrony přijímá a tak podporuje oxidaci železa.

Jiným příkladem je článek železo - zinek. Železo má tendenci se oxidovat, zinek, který je méně ušlechtilý má tuto tendenci silnější. Katodu zde tvoří zinek, oxiduje se a železo je anodou. Železo se sice snadno oxiduje, zinek má však tuto tendenci ještě vyšší, tvoří tedy katodu a brání chemické změně železa, které je anodou a záporných mocenství nenabývá.