🔄 Redoxní reakce

Výměna elektronů

O čem to je

Hoří svíčka. Rezaví kolo. Nabíjí se mobil. Ty dýcháš. Vypadá to jako čtyři úplně různé věci – ale chemicky jde pořád o totéž: atomy si předávají elektrony.

Takovým reakcím se říká redoxní. Díky nim máme energii z jídla, z baterie i z ohně a díky nim se vyrábí železo.

Nové pojmy

ElektronDrobounká částice se záporným nábojem. Elektrony obíhají v obalu atomu a atomy si je mohou předávat.Atom sodíku má 11 elektronů. Jeden z nich odevzdá velmi snadno.
OxidaceDěj, při kterém atom elektrony odevzdává.Na → Na⁺ + e⁻ (sodík odevzdal jeden elektron, e⁻ je značka elektronu)
RedukceDěj, při kterém atom elektrony přijímá.Cl + e⁻ → Cl⁻ (chlor přijal jeden elektron)
Redoxní reakceReakce, ve které probíhá oxidace a redukce zároveň. Název je složený z redukce a oxidace.Hoření, rezavění, dýchání.

Jako přihrávka

Představ si fotbal. Jeden hráč přihrává míč, druhý ho chytá. Bez toho, kdo přihrává, nemá nikdo co chytit. U atomů je míčem elektron.

Proto oxidace nikdy neprobíhá sama. Kolik elektronů jeden atom odevzdá, přesně tolik jich jiný atom přijme.

Oxidační čísloČíslo, které ukazuje, kolik elektronů atom „odevzdal“ (kladné číslo) nebo „přijal“ (záporné). Volný prvek, který s ničím nereagoval, má 0. Píše se nahoru římskou číslicí.Na⁰ → NaI (odevzdal 1 elektron), Cl⁰ → Cl−I (přijal 1 elektron).

Elektron je záporný. Když ho atom odevzdá, stane se „kladnějším“ – oxidační číslo roste. Když ho přijme, oxidační číslo klesá.

Redukční a oxidační činidloRedukční činidlo je ten, kdo elektrony dává – sám se přitom oxiduje. Oxidační činidlo je ten, kdo elektrony bere – sám se redukuje.Při vzniku NaCl je sodík redukční činidlo a chlor oxidační činidlo.
2 Na + Cl₂ → 2 NaCl. Co se oxiduje a co redukuje?
Sodík: Na⁰ → NaI. Odevzdal elektron, číslo vzrostlo → oxidace. Chlor: Cl⁰ → Cl−I. Přijal elektron, číslo kleslo → redukce. Sodík je redukční činidlo, chlor oxidační.
Je neutralizace NaOH + HCl → NaCl + H₂O redoxní reakce?
Porovnej oxidační čísla vlevo a vpravo: Na je I a zůstane I, Cl je −I a zůstane −I, H je I a zůstane I, O je −II a zůstane −II. Nikomu se číslo nezměnilo → není to redoxní reakce.

Redoxní děje kolem nás

KorozePomalé „rozežírání“ kovu vzduchem a vodou. Kov se při ní oxiduje.Rezavění železa – železo se oxiduje kyslíkem za přítomnosti vody.
ElektrolýzaRozklad látky elektrickým proudem. Proud dodává a odebírá elektrony, takže jde o redoxní děj.Elektrolýzou vody vznikne vodík a kyslík.
  • hoření dřeva, plynu, benzínu
  • koroze – rezavění železa
  • dýchání a fotosyntéza
  • elektrolýza
  • nabíjení a vybíjení baterie
  • výroba železa z rudy
✗„Redukce“ znamená, že něčeho ubude – tak atom asi elektrony ztrácí.
✓Při redukci atom elektrony přijímá. Zmenšuje (redukuje) se jeho oxidační číslo, ne počet elektronů.

Pomůcka: Oxidace = odevzdání. Redukce je opak – přijetí.

Oxidace = odevzdání elektronů, oxidační číslo roste. Redukce = přijetí elektronů, oxidační číslo klesá. Vždy probíhají spolu.

Schématem

O čem to je

Ponoř železný hřebík do modrého roztoku síranu měďnatého. Za pár minut se hřebík pokryje červenohnědou vrstvičkou mědi. Železo a měď si vyměnily elektrony.

Naučíš se takovou reakci zapsat tak, aby bylo vidět, kdo elektrony dal a kdo je vzal. Stejným postupem pak rozebereš hoření, rezavění i baterii.

Nové pojmy

Elektron (e⁻)Malinká záporně nabitá částice v obalu atomu. Při reakcích může přecházet z atomu na atom.
Oxidační čísloČíslo, které říká, kolik elektronů atom ve sloučenině „dal“ (+) nebo „vzal“ (−). Píše se římskou číslicí nahoru.FeII znamená železo, které „dalo“ dva elektrony.

Pravidla pro určení oxidačního čísla:

  • Volný prvek (Fe, Cu, O₂, Cl₂) má vždy 0.
  • Kyslík ve sloučeninách má skoro vždy −II, vodík I.
  • Součet oxidačních čísel v neutrální molekule je 0.
  • Skupina SO₄ (síranový anion) má dohromady náboj 2−.
OxidaceAtom elektrony odevzdá → jeho oxidační číslo roste.
RedukceAtom elektrony přijme → jeho oxidační číslo klesá.
ČinidlaRedukční činidlo elektrony dává (samo se oxiduje). Oxidační činidlo elektrony bere (samo se redukuje).

Postup

Napiš oxidační číslo nad každý atom vlevo i vpravo od šipky.
Najdi atomy, kterým se číslo změnilo.
Kde číslo roste, je oxidace. O kolik vzrostlo, tolik elektronů atom odevzdal.
Kde číslo klesá, je redukce.
Zkontroluj: odevzdaných elektronů musí být stejně jako přijatých.
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu. Rozeber reakci.
Vlevo: Fe⁰ (volný prvek), CuII (SO₄ má 2−, takže měď +II). Vpravo: FeII, Cu⁰. Fe⁰ → FeII: číslo roste o 2 → oxidace, odevzdá 2 e⁻. CuII → Cu⁰: klesá o 2 → redukce, přijme 2 e⁻. 2 = 2, sedí. Železo je redukční činidlo, CuII oxidační.
2 Mg + O₂ → 2 MgO. Rozeber reakci.
Mg⁰ → MgII: oxidace, každý hořčík odevzdá 2 e⁻, dva hořčíky tedy 4 e⁻. O⁰ → O−II: redukce, každý kyslík přijme 2 e⁻, dva kyslíky 4 e⁻. 4 = 4, sedí.
Ušlechtilý kovKov, který elektrony odevzdává nerad, a proto málo reaguje. Neušlechtilý kov je odevzdává ochotně.Měď a zlato jsou ušlechtilé, železo a zinek neušlechtilé. Proto železo „vnutí“ své elektrony mědi, a ne naopak.

Vyzkoušej si to

Roztřiď změny. Když oxidační číslo roste, je to oxidace. Když klesá, redukce. Pozor na záporná čísla: z −I na 0 je to nahoru.

Kde se to děje

DějCo se oxidujePoznámka
hořenípalivokyslík je oxidační činidlo
koroze (rezavění)železopomalé narušování kovu vzduchem a vodou
elektrolýzazáleží na látcerozklad látky elektrickým proudem
vysoká pecuhlík (CO)železo z rudy se redukuje
✗V molekule O₂ má kyslík oxidační číslo −II.
✓V O₂ je kyslík volný prvek, má 0. Číslo −II má až ve sloučenině, např. v H₂O nebo MgO.

Dva stejné atomy si elektrony nepřetahují – žádný z nich nic nedal ani nevzal.

Kdo se oxiduje (OČ roste), ten redukuje druhého. Počet odevzdaných elektronů = počet přijatých.
🧂Soli⚙️Kovy, výroba železa a koroze