Przeczytaj

bg‑orange

Wodne roztwory jonów dichromianowych $(VI)$

Roztwory wodne, które zawierają jony chromianowe $(VI)$ ${CrO}_{4}^{2 -}$ , mają barwę żółtą. Po zakwaszeniu powstają z kolei jony dichromianowe $(VI)$ dichromiany $(VI)$ dichromianowe $(VI)$ ${Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -}$ o barwie pomarańczowej. Są one stosowane w laboratorium jako odczynniki utleniające.

Reakcja redukcjireakcja utleniania‑redukcjiReakcja redukcji chromu $(VI)$ przebiega zgodnie z równaniem:

{Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -}_{(aq)} + 14 H_{3} {O^{+}}_{(aq)} + 6 e^{-} \to 2 {Cr}^{3 +}_{(aq)} + 21 H_{2} O

bg‑orange

Zastosowanie roztworów jonów dichromianowych $(VI)$ w alkomatach

Zmiana barwy jest bardzo charakterystyczna i łatwa do zaobserwowania. Dlatego znalazła zastosowanie do wykrywania obecności etanolu w wydychanym powietrzu w testerach trzeźwości czyli alkomatachalkomat (tester trzeźwości)alkomatach.

Dichromian $(VI)$ amonu utlenia alkoholalkoholealkohol do aldehydu, a sam redukuje się do związków chromu $(III)$ , czemu towarzyszy zmiana barwy z pomarańczowej na zieloną.

Jak zmieniają się stopnie utlenienia węgla w tej reakcji?

R1SOhrz9hirAE1

Na ilustracji jest równanie. Cząsteczka o wzorze - dwa połączone ze sobą atomy węglu, atom węgla po lewej stronie wzoru, na stopniu utlenienia minus III łączy się z trzema atomami wodoru. Atom węgla leżący po prawej stronie wzoru występujący na minus pierwszym stopniu utlenienia łączy się na górze i na dole z atomem wodoru, a po prawej stronie z grupą O H. Pod wpływem atomu tlenu powstaje cząsteczka o wzorze: atom węgla na pierwszym stopniu utlenienia łączy się u góry wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, na dole po prawej stronie łączy się z atomem wodoru, a po lewej z grupą metylową, w której atom węgla ma minus trzeci stopnień utlenienia. — Schemat przedstawia utlenienie etanolu do etanalu.
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W cząsteczce etanolu utlenianiu ulega tylko atom węgla połączony z grupą hydroksylową. Stopień utlenienia zmienia się z $- I$ na $I$ w grupie aldehydowej. Grupa $- {CH}_{3}$ pozostaje niezmieniona.

Polecenie 1

Czy potrafisz uzgodnić równanie poniższej reakcji i przeprowadzić bilans elektronowy?

{CH}_{3} {CH}_{2} OH + K_{2} {Cr}_{2} O_{7} + H_{2} {SO}_{4} \to {CH}_{3} CHO + K_{2} {SO}_{4} + {Cr}_{2} {({SO}_{4})}_{3} + H_{2} O

R125VcOcySgaL

R15sPAMKrsZk0

Równanie połówkowe:

\overset{- I}{C} \to \overset{I}{C} + 2 e^{-}

\overset{VI}{Cr} + 3 e^{-} \to \overset{III}{Cr}

Zbilansowane równanie reakcji:

3 {CH}_{3} {CH}_{2} OH + K_{2} {Cr}_{2} O_{7} + 4 H_{2} {SO}_{4} \to 3 {CH}_{3} CHO + K_{2} {SO}_{4} + {Cr}_{2} {({SO}_{4})}_{3} + 7 H_{2} O

Zapis jonowy przed uzgodnieniem współczynników stechiometrycznych:

{CH}_{3} {CH}_{2} OH + {Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -} + H_{3} O^{+} \to {CH}_{3} CHO + {Cr}^{3 +} + H_{2} O

reakcja utleniania:

{CH}_{3} {CH}_{2} OH + 2 H_{2} O \to {CH}_{3} CHO + 2 H_{3} O^{+} + 2 e^{-} | \cdot 3

reakcja redukcji:

{Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -} + 14 H_{3} O^{+} + 6 e^{-} \to 2 {Cr}^{3 +} + 21 H_{2} O

Zbilansowane równanie w postaci jonowej:

3 {CH}_{3} {CH}_{2} OH + {Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -} + 8 H_{3} O^{+} \to 3 {CH}_{3} CHO + 2 {Cr}^{3 +} + 15 H_{2} O

Dla zainteresowanych

Jak oblicza się stopnie utlenienia w związkach organicznych?

Stopień utlenienia węgla w związku organicznym zależy od tego, z jakimi atomami jest on połączony. Oblicza się go podobnie jak w przypadku atomów innych pierwiastków w związkach nieorganicznych.

Wiązanie	Wkład do stopnia utlenienia atomu
$C - C$	$0$
$C - H$	$- I$
$C - O$	$I$

Na przykład w etanolu:

R1R5YwvdBMbMB

Na ilustracji jest wzór strukturalny: dwa połączone ze sobą atomy węglu, atom węgla po lewej stronie wzoru łączy się z trzema atomami wodoru. Atom węgla leżący po prawej stronie wzoru łączy się na górze i na dole z atomem wodoru, a po prawej stronie z atomem tlenu połączonym z atomem wodoru. — Wzór strukturalny etanolu
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Węgiel połączony z grupą hydroksylową tworzy:

$1$ wiązanie z atomem węgla;
$2$ wiązania z atomami wodoru;
$1$ wiązanie z atomem tlenu.

Jego stopień utlenienia obliczymy następująco:

1 \cdot 0 + 1 \cdot I + 2 \cdot (- I) = - I

Węgiel z grupy metylowej tworzy:

$1$ wiązanie z atomem węgla;
$3$ wiązania z atomami wodoru.

Jego stopień utlenienia obliczymy następująco:

1 \cdot 0 + 3 \cdot (- I) = - III

Ciekawostka

RNq3cDdoEorMT

Źródło: Rob Mieremet / Anefo, domena publiczna.

Dla zainteresowanych

Produkt reakcji utleniania alkoholi zależy od jego rzędowościrzędowość alkoholirzędowości. Alkohole $I$ -rzędowe można utlenić do aldehydów, a $II$ -rzędowe do ketonów.

R1EPUs2RS1dWJ

Na ilustracji są dwa równania. Pierwsze równanie: jedna cząsteczka propan-jeden-olu pod wpływem atomu tlenu daje jedną cząsteczkę propanalu. Drugie równanie: jedna cząsteczka propan-dwa-olu pod wpływem atomu tlenu daje jedną cząsteczkę propan-dwa-onu (acetonu). — Produktem reakcji utleniania chromianem $(VI)$ potasu w środowisku kwaśnym propon‑1 olu jest propanal, a produktem utleniania propan- $2$ -olu jest keton – propan- $2$ -on (aceton).
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

dichromiany

(VI)

dichromiany

(VI)

sole kwasu dichromowego $(VI)$ , zawierają anion ${Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -}$

reakcja utleniania‑redukcji

polega na wymianie elektronów od atomu, jonu lub cząsteczki donora (czyli reduktora) do akceptora (czyli utleniacza); przejawia się tym, że pierwiastki występują na innych stopniach utlenienia w produktach niż w substratach i w ten sposób łatwo odróżniać reakcje redoks od innych

alkohole

pochodne węglowodorów, które w cząsteczkach mają co najmniej jedną grupę hydroksylową, połączoną grupą alkilową

rzędowość alkoholi

alkohole, w których grupa $— OH$ znajduje się na końcu łańcucha węglowego, nazywamy pierwszorzędowymi ( $I$ -rzędowymi), a alkohole, w których grupa $— OH$ występuje przy „wewnętrznych” atomach węgla mogą być $II$ - i $III$ -rzędowe

alkomat (tester trzeźwości)

urządzenie do mierzenia stężenia alkoholu etylowego w wydychanym powietrzu

Bibliografia

Czerwiński A., Czerwińska A., Jelińska‑Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 1, Warszawa 2002, s. 297‑327.

Czerwińska A., Jelińska‑Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 2, Warszawa 2003, s. 1138‑167.

Piosik R., Karawajczyk B., Technika demonstracji i ćwiczenia laboratoryjne z metodyki nauczania chemii i ochrony środowiska, Gdańsk 2004, s. 118‑119.

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium – I

Wodne roztwory jonów dichromianowych $(VI)$

Zastosowanie roztworów jonów dichromianowych $(VI)$ w alkomatach

Słownik

Bibliografia

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium – I

Przeczytaj

Wodne roztwory jonów dichromianowychVI

Zastosowanie roztworów jonów dichromianowychVI w alkomatach

Słownik

Bibliografia

Wodne roztwory jonów dichromianowych $(VI)$

Zastosowanie roztworów jonów dichromianowych $(VI)$ w alkomatach