Transcript REDOX - WordPress.com

REDOX
Wat is redox ?
Redox-chemie zijn processen waarbij
overdracht van elektronen plaats vindt !
Voorbeelden: Accu’s,
batterijen,
brandstofcellen, etc
mlavd@BCEC
1
REDOX
KI-oplossing en FeCl3oplossing mengen in
bekerglas  I2 neerslag !?
KI-oplossing en FeCl3-oplossing in 2
bekerglazen, verbinden via
electroden  lampje gaat branden
 stroom !?
mlavd@BCEC
2
REDOX
2 I-
 I2 (s)+ 2 e-
Fe3+ + e-  Fe2+
1*
2* +
2 Fe3+ + 2 I-  2 Fe2+ + I2 (s)
De elektronen gaan van Inaar Fe3+ waarbij I2 en
Fe2+ ontstaan
e- e- e-e-
mlavd@BCEC
3
REDOX
eee-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
2 I-  I2 (s)+ 2 e-
1*
Fe3+ + e-  Fe2+
2* +
2 Fe3+ + 2 I-  2 Fe2+ + I2 (s)
De elektronen gaan van
het ene bekerglas met Idoor de draad en het
lampje naar de het
bekerglas met Fe3+.
Hierbij ontstaan ook I2 en Fe2+ en gaat het lampje branden.
mlavd@BCEC
4
REDOX
Pb-staaf in
Zn-staaf in
Zn-staaf in
Loodnitraat(aq) Koper(II)nitraat(aq) Koper(II)nitraat(aq)
 Pb(s)
 Cu(s)
mlavd@BCEC
 Cu(s)
5
REDOX
Redox reacties zijn reacties met
elektronen overdracht
Element ontstaat of verdwijnt
Verbrandingen
Alle reacties met ladingsverandering
mlavd@BCEC
6
REDOX
ee-
e-
e-
ee-
e-
ee-
eee-
e- stromen van:
– pool  + pool
mlavd@BCEC
7
REDOX
Overeenkomsten redox met zuur-base !!
Zuur-base
Redox
Overdracht van H+
Overdracht van e-
Sterkste zuren linksboven
in Binas tabel 49
Sterkste oxidatoren
linksboven in Binas tabel 48
Sterkste basen rechtsonder
in Binas tabel 49
Zuursterkte: grootste Kz
Basesterkte: grootste Kb
Sterkste reductoren
rechtsonder in Binas tabel 48
Oxidatorsterkte: hoogste V0
Reductorsterkte: laagste V0
mlavd@BCEC
8
REDOX: opstellen reactievergelijkingen
Stap 1: zet in een tabel of de aanwezige deeltjes
reductoren of oxidatoren zijn.
Zet meteen ook de V0 erbij in de tabel
Oxidator Reductor
Ox 1
Red 1
Ox 2
Red 2
Stap 2: bepaal de sterkste oxidator (hoogste V0
en sterkste reductor (laagste V0).
NB: let ook op H2O
mlavd@BCEC
9
REDOX: opstellen reactievergelijkingen
Stap 3: zoek de halfvergelijkingen op in Binas
en neem deze over
Stap 4: Maak m.b.v. vermenigvuldigingsfactoren
het aantal elektronen bij de
halfvergelijkingen van de RED en OX.
Stap 5: Tel de halfvergelijkingen op tot een
totaalvergelijking
mlavd@BCEC
10
REDOX: opstellen reactievergelijkingen
Stap 6: bepaal het spanningsverschil van de reactie
ΔV = V0 oxidator – V0 reductor
ΔV > 0,3 V  aflopende reactie
- 0,3 V < ΔV < 0,3 V  evenwichtsreactie
ΔV < - 0,3 V  reactie verloopt niet
mlavd@BCEC
11
REDOX
Oefenen met reacties:
http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/f
lashfiles/redox/home.html
mlavd@BCEC
12
Redox: Fe + zoutzuur
Bv: mengen van ijzerpoeder met zoutzuur
Stap 1+2:
OX
H+ (0,0
H2O
RED
V) Fe (-0,44 V)
H2O
Cl-
ΔV = 0 – (-0,44) =
0,44V  aflopend
Fe
HCl  H+ + Cl-
Stap 3 t/m 6
O: 2H+ + 2 e-  H2(g)
R: Fe
 Fe2+ + 2 eFe + 2H+  Fe2+ + H2(g)
mlavd@BCEC
13
REDOX: opstellen reactievergelijkingen
Stap 3: zoek de halfvergelijkingen op in Binas
en neem deze over
Stap 4: Maak m.b.v. vermenigvuldigingsfactoren
het aantal elektronen bij de
halfvergelijkingen van de RED en OX.
Stap 5: Tel de halfvergelijkingen op tot een
totaalvergelijking
mlavd@BCEC
14
Redox:
koper + waterstofperoxide-oplossing
Stap 1+2:
OX
RED
H2O2 (0,94 V)
H2O
Cu (0,34 V)
H2O2 (0,68 V)
H2O
Stap 3 t/m 6:
Ox: H2O2 + 2 e-  2 OH(0,94 V)
Red: Cu
 Cu2+ + 2 e- (0,34 V)
Cu + H2O2  Cu2+ + 2 OH- (ΔV= 0,6 V)
Cu2+ + 2 OH-  Cu(OH)2 (zie hfst 2)
mlavd@BCEC
15
Redox: chloorwater +
ijzer(II)chloride-oplossing
Stap 1+2:
OX
RED
Cl2 (1,36 V)
Fe2+ (-0,44 V)
H2O
Fe2+ (0,77 V)
Cl- (1,36 V)
H2O
Stap 3 t/m 6:
Ox: Cl2 + 2 e-  2 Cl(1,36 V) 1*
Red: Fe2+
 Fe3+ + e- (0,77 V) 2*
2 Fe2+ + Cl2  2 Fe3+ + 2 Cl- (ΔV= 0,59 V)
mlavd@BCEC
16
Redox: invloed van omgeving
Zoals je ooit wel gemerkt zult hebben of nog zult merken
is er een grote invloed van de omgeving op bv de
corrosiesnelheid van een stuk metaal
- Een stuk metaal roest heel erg langzaam in zuurstofarm
zuiver water
- Een stuk metaal roest in zuurstofrijk kraanwater
- Een stuk metaal roest snel in aangezuurd zuurstofrijk
kraanwater
mlavd@BCEC
17
Redox: invloed van omgeving
- Een stuk metaal roest heel erg langzaam in zuurstofarm
zuiver water
OX
RED
H2O –0,83V
Fe (-0,44V)
H2O
ΔV = -0,39 V  < 0,3  geen reactie
mlavd@BCEC
18
Redox: invloed van omgeving
- Een stuk metaal roest snel in zuurstofrijk water
OX
O2/H2O (0,82 V)
H2O
ΔV = 1,26V
 > 0,3V 
aflopende reactie
RED
Fe (-0,44V)
H2O
O2 + 2 H2O + 4 e-  4 OH-
(*1)
0,82V
Fe  Fe2+ + 2 e(*2)
O2 + 2 H2O + 2Fe  2 Fe2+ + 4 OH-
-0,44V
Fe2+ + 2 OH-  Fe(OH)2
mlavd@BCEC
19
Redox: invloed van omgeving
- Een stuk metaal roest snel in aangezuurd zuurstofrijk
kraanwater
Ox
Red
O2/H2O,H+ (1,23 V) Fe (-0,44V)
H2O
H2O
ΔV = 1,66V  >
0,3  aflopende
reactie
Ox : O2 + 4H+ + 4 e-  2 H2O
(1,23 V) 1*
Red: Fe
 Fe2+ + 2e- (-0,44 V) 2*
2 Fe + O2 + 4H+  2 Fe3+ + 2 H2O (ΔV= 1,67 V)
mlavd@BCEC
20
Redox: invloed van omgeving
De omgeving heeft uiteraard ook bij
andere stoffen invloed op de reactie !!!
Verklaar waarom bij het mengen van ijzerpoeder met
kaliumpermanganaat er een mengsel ontstaat van 2 vaste
stoffen (waaronder bruinsteen) ontstaat terwijl bij het
mengen van ijzerpoeder met een aangezuurd oplossing van
kaliumpermanganaat dit niet zal gebeuren maar de oplossing
juist helder en kleurloos wordt.
mlavd@BCEC
21
Redox: invloed van omgeving
Inventarisatie:
ijzerpoeder = Fe
kaliumpermanganaat = KMnO4 = K+ + MnO4bruinsteen = MnO2
aangezuurd kaliumpermanganaat = K+ + MnO4- + H+
mlavd@BCEC
22
Redox: invloed van omgeving
Stap 1+2:
Stap 1+2: aangezuurd
OX
RED
MnO4- Fe
OX
RED
MnO4-/H+ Fe
H 2O
H 2O
H2O
mlavd@BCEC
H 2O
23
Redox: invloed van omgeving
Stap 3 t/m 6: niet aangezuurd
Ox : MnO4- + 2 H2O + 3 e-  MnO2 + 4 OH- 2*
3*
Red: Fe
 Fe2+ + 2e2 MnO4- + 4 H2O + 3 Fe  3 Fe2+ + 2 MnO2 + 8 OHNB vervolgreactie: Fe2+ + 2 OH-  Fe(OH)2 (s)
mlavd@BCEC
24
Redox: invloed van omgeving
Stap 3 t/m 6: aangezuurd
Ox : MnO4- + 8H+ + 5 e-  Mn2+ + 4 H2O 2*
Red: Fe
 Fe2+ + 2e5*
2 MnO4- + 16 H+ + 5 Fe  5 Fe2+ + 2 Mn2+ + 4 H2O
mlavd@BCEC
25
Leuk Redox filmpje
Thermiet: http://video.google.com/videoplay?docid=7231843493488769585
Alkali:
http://www.youtube.com/watch?v=Ft4E1eCUItI&feature=related
mlavd@BCEC
26
Zelf opstellen reactievergelijkingen
Uiteraard staan niet alle reacties in Binas voor je klaar, je moet ook
zelf half- en totaalvergelijkingen op kunnen stellen.
Hoe gaat dat zelf opstellen van half- en totaalvergelijkingen ?
mlavd@BCEC
27
Zelf opstellen reactievergelijkingen
Stap 1: schrijf de formules van de deeltjes op
Stap 2: kijk welke (ladings)verandering er op
treedt tussen de beginstof en eindstof
Stap 3: kijk welk milieu neutraal/basisch wordt
meestal H2O gebruikt als hulpdeeltje; zuur
wordt H+ gebruikt als hulpdeeltje
Stap 4: stel a.h.v. de (ladings)verandering en de
bekende beginstof en eindstof een halfvergelijking
met het juiste aantal e- op.
mlavd@BCEC
28
Zelf opstellen reactievergelijkingen
Geef de reactievergelijking van de reactie van
permanganaat in zuur milieu waarbij o.a. een Mn(II)ion
gevormd wordt
Stap 1: MnO4- +
 Mn2+
H+
Stap 2/3: er wordt 4*O uit MnO4- gehaald dus worden
er 4 water gemaakt: MnO4- + H+  Mn2+ + 4 H2O
dus zijn er ook 8H+ nodig
MnO4- + 8 H+
 Mn2+ + 4 H2O
Stap 4: voor pijl 7+ en na 2+ dus moeten er 5+ weg dus 5eMnO4- + 8 H+ + 5e-  Mn2+ + 4 H2O
mlavd@BCEC
29
Zelf opstellen reactievergelijkingen
Geef de halfreactie van jodaat in zuur milieu waarbij o.a.
jood gevormd wordt
Stap 1: 2 IO3- + H+
 I2
Stap 2/3: er wordt 6*O uit IO3- gehaald
2 IO3- + H+
 I2 + 6 H2O
dus zijn er ook 12 H+ nodig
2 IO3- + 12 H+
 I2 + 6 H2O
Stap 4: voor pijl 10+ en na 0 dus 10+ weg dus 10 e2 IO3- + 12 H+ + 10 e I 2 + 6 H 2O
mlavd@BCEC
30
Zelf opstellen reactievergelijkingen
Geef de halfreactie van tin in neutraal milieu waarbij o.a.
Tin(IV)oxide gevormd wordt
Stap 1: Sn
 SnO2
Stap 2/3: er wordt 2*O in Sn ‘gedaan’
Sn + 2 H2O
 SnO2 + H+
dus zijn er ook 4 H+ nodig
Sn + 2 H2O
 SnO2 + 4 H+
Stap 4: voor pijl 0 en na 4+ dus 4+ teveel dus 4 e- nodig
Sn + 2 H2O
 SnO2 + 4 H+ + 4 emlavd@BCEC
31
And now for something completely different
(maar ook leuk)
http://www.youtube.com/watch?v=aA5Wggf7ftI&feature=related
http://video.google.nl/videoplay?docid=-7525014357509994289&q=brainiac
http://www.youtube.com/watch?v=Eb54iaXaqik&feature=related
http://video.google.com/videoplay?docid=-6343218882618828140
http://video.google.com/videoplay?docid=-8014354858921252855
http://video.google.com/videoplay?docid=-8666853249964284510&q=type%3Agpick
mlavd@BCEC
32