oxidace a redukce

Jak se určuje oxidační stupeň atomu v molekule?

Je roven náboji, který by byl na atomu přítomen, kdybychom elektrony v každé vazbě přidělili elektronegativnějšímu z vazebních partnerů.

Co je oxidační stupeň izolovaného atomu nebo atomu v molekule prvku?

Rovná se 0.

Jaký je oxidační stupeň jednoatomového iontu?

Rovná se náboji tohoto iontu.

Co je redukční činidlo?

Látka, která dodává elektrony a při reakci se oxiduje.

Co je oxidační činidlo?

Látka, která přijímá elektrony a při reakci se redukuje.

Co jsou to redoxní reakce?

Reakce, při kterých dochází k přenosu elektronů.

Jaký je princip manganometrie?

Využívá redoxní reakce k analýze koncentrací látek.

Reakce: 2 MnO₄⁻ + 5 H₂C₂O₄ + 6 H⁺ → 2 Mn²⁺ + 10 CO₂ + 8 H₂O.

Jodometrie:

Metoda analýzy založená na redoxních reakcích, která využívá jod jako oxidační činidlo k určení koncentrace redukčních látek.

• Reakce: Cr2O72− + 6 I− + 14 H+ → 3 I2 + 2 Cr3+ + 7 H2O

• Reakce: 2 S₂O₃²⁻ + I₂ → S₄O₆²⁻ + 2 I⁻.

princip galvanického článku

Vytváří elektrický proud díky spontánní chemické reakci.

princip elektrolytického článku

generuje nespontánní chemickou reakci při působení elektrického proudu.

daniellův článek

Typ galvanického článku, který využívá reakci mezi zinkem a mědí k výrobě elektrické energie.

• Anodová reakce: Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2 e⁻.

• Katodová reakce: Cu²⁺(aq) + 2 e⁻ → Cu(s).

Jaký je vztah mezi anodou a katodou v galvanické článku?

Anoda je negativní a katoda je pozitivní.

potenciál galvanického článku

Vzorec: potenciál [V] = energie [J]/náboj [C]

E(článku) = E(katoda) + E(anoda)

ΔG ∝ – E

ΔG = −nFE ; F = 96 485 C·mol−1 (Faradayova konstanta)

Jaký je standardní potenciál článku E0?

Potenciál měřený při koncentracích iontů 1 mol·l−1 a tlacích plynů 1 bar.

standardní vodíková elektroda

E0 = 0

čím vyšší redoxní potenciál

tím vyšší jsou jeho oxidační schopnosti

Nernstova rovnice

Formulace: E = E° + (RT/zF) ln[M^𝑍+]

Nernstova-Petersova rovnice

E = E° + (RT/zF) ln[Ox]/[Red])

koroze

je proces, při kterém dochází k chemickému nebo elektrochemickému rozkladu materiálů, obvykle kovů, v důsledku reakce s prostředím.

• 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (E° = -0,83 V).

• O2(g) + 4H+(aq) + 4e− → 2H2O(l) (E0 = +1,23 V)

ochrana proti korozi

Nátěr, galvanizace (taveninou, elektrolytická), katodická ochrana

Elektrochemické zdroje energie

Alkalické suché články, NiMH akumulátory a palivové články patří mezi běžné elektrochemické zdroje energie.

Elektrolytický článek - anoda a katoda

anoda je záporná a katoda kladná

• anodová reakce

  • 2Cl−(l) → Cl2(g) + 2e−

• katodová reakce

  • Mg2+(l) + 2e− → Mg(l)

Jak zní Faradayův zákon elektrolýzy?

Látkové množství produktu je přímo úměrné množství dodaných elektronů.

m =I · Δt · Mm/z · F

Sekundární článek (akumulátor)

je elektrochemický zdroj energie, který lze opakovaně nabíjet a vybíjet, přičemž ukládá elektrickou energii v chemické formě.

- katoda: PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42−(aq) + 2e− ⇌ PbSO4 (s) + 2H2O(l)

- ⇀ vybíjení

- ↼ nabíjení

- anoda: Pb(s) + SO4 2−(aq) ⇌ PbSO4(s) + 2e−

- ⇀ vybíjení

- ↼ nabíjení

společné znaky eletkrolytického a galvanického znaku

- elektrochemický článek = 2 elektrody + elektrolyt

- elektronová a iontová vodivost

- elektrony putují od anody ke katodě externím vodičem

- oxidace na anodě, anionty putují směrem k anodě

- redukce na katodě, kationty putují směrem ke katodě

odlišnosti elektrolytického článku od galvanického

• obě elektrody ve společném elektrolytu

• katoda záporná, anoda kladná

• podmínky zpravidla velmi vzdáleny od standardních

  • tlaky plynů zřídka 1 atm

  • koncentrace iontů zřídka 1 mol·l−1

Průmyslové aplikace elektrolýzy

- výroba silně elektropozitivních kovů (Al, Na)

- galvanické pokovování

- příprava velmi čistých kovů

využití elektrolýzy v chemické analýze

polarografie, cyklická voltametrie

polarografie

slouží k určování výskytu (kvality) a koncentrace (kvantity) redukovatelných nebo oxidovatelných neznámých látek v roztoku. Princip spočívá ve vyhodnocování závislosti elektrického proudu na zvyšujícím se napětí mezi dvojicí rtuťových elektrod, které jsou ponořené do roztoku, v němž probíhá elektrolýza

Jaký je celkový potenciál článku?

E(cell) = E(katoda) + E(anoda).