Przeczytaj

bg‑gray2

Redukcja i reduktory

RedukcjaredukcjaRedukcja to proces, w czasie którego atom, jon lub cząsteczka przyjmują elektrony, co skutkuje obniżeniem stopni utlenienia atomów tych indywiduów chemicznych. Reduktorem z kolei nazywamy cząstkę, której atomy ulegają procesowi utlenienia i podwyższają swój stopień utlenieniastopień utlenieniastopień utlenienia, oddając tym samym elektrony.

Aby sól wykazywała właściwości redukujące, musi posiadać w swojej strukturze atomy (lub jony), których stopnie utlenienia nie przyjmują najwyższych możliwych wartości – muszą mieć bowiem możliwość utlenieniautlenianieutlenienia do wyższych stopni. Stąd więc łatwo stwierdzić, że manganian( $VII$ ) potasu nie może brać udziału w reakcjach, w których dochodzi do utlenienia atomu manganu, ponieważ znajduje się już na najwyższym możliwym, $VII$ stopniu utlenienia, a zatem nie może również pełnić funkcji reduktorareduktorreduktora w takich procesach. Do popularnych reduktorów zaliczają się następujące sole: chlorek cyny( $II$ ) ${SnCl}_{2}$ , tiosiarczan sodu ${Na}_{2} S_{2} O_{3}$ , tiocyjanian potasu (rodanek potasu) $KSCN$ , siarczan( $IV$ ) sodu ${Na}_{2} {SO}_{3}$ , szczawian sodu ${Na}_{2} C_{2} O_{4}$ , sole zawierające jon chlorkowy ${Cl}^{-}$ , bromkowy ${Br}^{-}$ oraz jodkowy $I^{-}$ .

Należy pamiętać, że pełnienie funkcji reduktora przez dany czynnik jest uzależnione również od właściwości innych substancji. Nawet najsilniejszy reduktor nie wywoła reakcji redoks, jeśli nie znajdzie do tego dobrego partnera w postaci utleniacza.

bg‑yellow

Badanie właściwości redukujących chlorku cyny( $II$ ) ${SnCl}_{2}$

Badanie 1

Właściwości redukujące chlorku cyny( $II$ ) ${SnCl}_{2}$

R1Ncu4l4tjYX3

Sprzęt i odczynniki:

probówka;
$10 %$ wodny roztwór chlorku żelaza( $III$ ) ${FeCl}_{3}$ ;
$10 %$ wodny roztwór chlorku cyny( $II$ ).

Wykonanie:

1. W probówce umieść

3 {cm}^{3}

wodnego roztworu chlorku żelaza(

III

).
2. Do probówki dodaj

3 {cm}^{3}

wodnego roztworu chlorku cyny(

II

)

{SnCl}_{2}

.
3. Obserwuj zmiany., Schemat doświadczenia: opis WCAG, Obserwacje: W probówce nastąpiła zmiana barwy roztworu z żółtej na jasnozieloną., Wnioski: Zaszła reakcja chemiczna, w czasie której doszło do redukcji jonów żelaza(

III

) do jonów żelaza(

II

) oraz utlenienia jonów cyny(

II

) do jonów cyny(

IV

)., Równania reakcji chemicznych:

{SnCl}_{2} + 2 {FeCl}_{3} \to {SnCl}_{4} + 2 {FeCl}_{2}

{Sn}^{2 +} \to {Sn}^{4 +} + 2 e^{-} | \cdot 1

{Fe}^{3 +} + e^{-} \to {Fe}^{2 +} | \cdot 2

{Sn}^{2 +} + 2 {Fe}^{3 +} \to {Sn}^{4 +} + 2 {Fe}^{2 +}

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Chlorek cyny( $II$ ) ${SnCl}_{2}$ (dokładniej cyna występująca w tym związku na $II$ stopniu utlenienia) wykazuje właściwości redukujące. Ponadto sama utlenia się do soli, która zawiera cynę na $IV$ stopniu utlenienia (chlorek cyny( $IV$ ) ${SnCl}_{4}$ ).

bg‑yellow

Badanie właściwości redukujących siarczku żelaza( $II$ ) ${FeS}_{}$

Badanie 2

Właściwości redukujące siarczku żelaza( $II$ ) ${FeS}_{}$

R1FDH95Ij3kJa

Sprzęt i odczynniki:

probówka;
$10 %$ kwas azotowy( $V$ );
stały siarczek żelaza( $II$ ).

, Wykonanie: 1. W probówce umieść

3 g

siarczku żelaza(

II

).
2. Następnie dodaj nadmiar

10 %

roztworu kwasu azotowego(

V

).
3. Obserwuj zmiany., Schemat doświadczenia: opis WCAG, Obserwacje: Po dodaniu kwasu azotowego(

V

) nastąpiło roztworzenie siarczku żelaza(

II

). Powstała w ten sposób mieszanina niejednorodna ciała stałego w cieczy., Wnioski: Siarczek żelaza(

II

) zredukował azot, który występuje na

V

stopniu utlenienia w kwasie azotowym(

V

), do azotu na

II

stopniu utlenienia., Równania reakcji chemicznych:

FeS + 4 {HNO}_{3} \to Fe {({NO}_{3})}_{3} + NO + S + 2 H_{2} O

{NO}_{3}^{-} + 4 H_{3} O^{+} + 3 e^{-} \to NO + 6 H_{2} O

{Fe}^{2 +} \to {Fe}^{3 +} + e^{-}

S^{2 -} \to S + 2 e^{-}

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑yellow

Badanie właściwości redukujących szczawianu sodu ${Na}_{2} C_{2} O_{4}$

Badanie 3

Właściwości redukujące szczawianu sodu ${Na}_{2} C_{2} O_{4}$

Rc2Pp2Yd1hVso

Sprzęt i odczynniki:

cztery probówki;
łaźnia wodna;
$10 %$ wodny roztwór szczawianu sodu;
10% wodny roztwór manganianu( $VII$ ) potasu;
$10 %$ wodny roztwór dichromianu( $VI$ ) potasu;
stężony kwas siarkowy( $VI$ ).

, Wykonanie: 1. W probówkach

1

2

umieść po

3 {cm}^{3}

wodnego roztworu manganianu(

VII

) potasu.
2. Następnie dodaj do nich kilka kropli stężonego kwasu siarkowego(

VI

).
3. W probówkach

3

4

umieść

3 {cm}^{3}

wodnego roztworu dichromianu(

VI

) potasu.
4. Następnie dodaj do nich kilka kropli stężonego kwasu siarkowego(

VI

).
5. Do probówek

1

2

3

4

dodaj

3 {cm}^{3}

wodnego roztworu szczawianu sodu.
6. Probówki

2

4

ogrzewaj w łaźni wodnej.
7. Obserwuj zmiany., Schemat doświadczenia: opis WCAG, Obserwacje: Po dodaniu szczawianu sodu do probówek

1

3

nie zaobserwowano żadnych zmian. Po dodaniu szczawianu sodu do probówki

2

, ogrzewanej w łaźni wodnej, nastąpiło odbarwienie roztworu i wydzielały się pęcherzyki gazu. Po dodaniu szczawianu sodu do probówki

4

, ogrzewanej w łaźni wodnej, nastąpiła zmiana barwy roztworu z pomarańczowej na zieloną i również wydzielały się pęcherzyki gazu., Wnioski: Szczawian sodu wykazuje właściwości redukujące po ogrzaniu (na gorąco). Z tego powodu spowodował redukcję atomu manganu z

VII

II

stopień utlenienia i dzięki temu powstała sól manganu(

II

). Zredukował również atom chromu z

VI

III

stopień utlenienia, dając w efekcie sól chromu(

III

). Pęcherzyki gazu to tlenek węgla(

IV

), powstały w wyniku utlenienia szczawianu sodu.
Na zimno reakcja szczawianu sodu z manganianem(

VII

) potasu oraz dichromianem(

VI

) potasu jest bardzo powolna. Aby ją przyspieszyć, należy ogrzać badane roztwory., Równania reakcji chemicznych:

2 {KMnO}_{4} + 8 H_{2} {SO}_{4} + 5 {Na}_{2} C_{2} O_{4} \to 2 {MnSO}_{4} + 10 {CO}_{2} + 8 H_{2} O + 5 {Na}_{2} {SO}_{4} + K_{2} {SO}_{4}

{MnO}_{4}^{-} + 8 H_{3} O^{+} + 5 e^{-} \to {Mn}^{2 +} + 12 H_{2} O | \cdot 2

{C_{2} O_{4}}^{2 -} \to 2 {CO}_{2} + 2 e^{-} | \cdot 5

2 {MnO}_{4}^{-} + 16 H_{3} O^{+} + 5 {C_{2} O_{4}}^{2 -} \to 2 {Mn}^{2 +} + 10 {CO}_{2} + 24 H_{2} O

K_{2} {Cr}_{2} O_{7} + 7 H_{2} {SO}_{4} + 3 {Na}_{2} C_{2} O_{4} \to {Cr}_{2} {({SO}_{4})}_{3} + K_{2} {SO}_{4} + 3 {Na}_{2} {SO}_{4} + 6 {CO}_{2} + 7 H_{2} O

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

C_{2} {O_{4}}^{2 -} \to 2 {CO}_{2} + 2 e^{-} | \cdot 3

{Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -} + 14 H_{3} O^{+} + 3 C_{2} {O_{4}}^{2 -} \to 2 {Cr}^{3 +} + 21 H_{2} O + 6 {CO}_{2}

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑yellow

Badanie właściwości redukujących tiosiarczanu sodu ${Na}_{2} S_{2} O_{3}$

Badanie 4

Właściwości redukujące tiosiarczanu sodu ${Na}_{2} S_{2} O_{3}$

RFTDGM8RsxfDT

Sprzęt i odczynniki:

dwie probówki;
$20 %$ wodny roztwór tiosiarczanu sodu;
$3 %$ jodyna (jod w jodku potasu i etanolu);
$10 %$ wodny roztwór manganianu( $VII$ ) potasu;
stężony kwas siarkowy( $VI$ ).

, Wykonanie: 1. W probówce

1

umieść

3 {cm}^{3}

jodyny.
2. W probówce

2

umieść

3 {cm}^{3}

wodnego roztworu manganianu(

VII

) potasu.
3. Dodaj do probówki

2

kilka kropli stężonego kwasu siarkowego(

VI

).
4. Do probówek

1

2

dodaj

3 {cm}^{3}

wodnego roztworu tiosiarczanu sodu.
5. Obserwuj zmiany., Schemat doświadczenia: opis WCAG, Obserwacje: Po dodaniu roztworu tiosiarczanu sodu do probówki z jodyną nastąpiło odbarwienie brązowego roztworu. Po dodaniu roztworu tiosiarczanu sodu do probówki z roztworem manganianu(

VII

) potasu nastąpiło odbarwienie fioletowego roztworu., Wnioski: Tiosiarczan sodu wykazuje właściwości redukujące. Zredukował atom jodu, który buduje cząsteczki jodu do jonów jodkowych. Tiosiarczan sodu zredukował z kolei atom manganu, tworzący anion manganianowy(

VII

) z

VII

II

stopień utlenienia. W wyniku utleniania anionów tiosiarczanowych

S_{2} {O_{3}}^{2 -}

powstają jony tetrationianowe

S_{4} {O_{6}}^{2 -}

. Natomiast manganian(

VII

) potasu utlenił jony tiosiarczanowe do jonów siarczanowych(

VI

)., Równania reakcji chemicznych:

2 {Na}_{2} S_{2} O_{3} + I_{2} \to {Na}_{2} S_{4} O_{6} + 2 NaI

I_{2} + 2 e^{-} \to 2 I^{-}

2 S_{2} {O_{3}}^{2 -} \to S_{4} {O_{6}}^{2 -} + 2 e^{-}

2 S_{2} {O_{3}}^{2 -} + I_{2} \to S_{4} {O_{6}}^{2 -} + 2 I^{-}

8 {KMnO}_{4} + 7 H_{2} {SO}_{4} + 5 {Na}_{2} S_{2} O_{3} \to 8 {MnSO}_{4} + 5 {Na}_{2} {SO}_{4} + 4 K_{2} {SO}_{4} + 7 H_{2} O

{MnO}_{4}^{-} + 8 H_{3} O^{+} + 5 e^{-} \to {Mn}^{2 +} + 12 H_{2} O | \cdot 8

{S_{2} O_{3}}^{2 -} + 15 H_{2} O \to 2 {SO}_{4}^{2 -} + 10 H_{3} O^{+} + 8 e^{-} | \cdot 5

8 {MnO}_{4}^{-} + 14 H_{3} O^{+} + 5 {S_{2} O_{3}}^{2 -} \to 8 {Mn}^{2 +} + 10 {SO}_{4}^{2 -} + 21 H_{2} O

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

reakcja redoks

reakcja, w której dochodzi do przeniesienia jednego lub więcej elektronów od atomu, jonu lub cząsteczki donora (czyli reduktora) do akceptora (czyli utleniacza)

stopień utlenienia

pojęcie umowne, określające liczbę dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych, które można przypisać atomowi pierwiastka chemicznego, wchodzącego w skład określonego związku, gdyby cząsteczki tego związku miały budowę jonową

reduktor

(łac. reductio „cofnięcie”, „odzyskanie”) atom, jon lub cząsteczka, które w reakcji redoks są donorem elektronu (elektronów)

utleniacz

(fr. oxygéne, dosłownie „kwasoród”, „tlen”) atom, jon lub cząsteczka, które w reakcji redoks są akceptorem elektronu (elektronów)

redukcja

proces przyjmowania elektronów, związany z obniżaniem stopnia utlenienia utleniacza

utlenianie

proces oddawania elektronów, związany z podwyższaniem stopnia utlenienia reduktora

Bibliografia

Jones L., Atkins P., Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, tłum. Jan Kuryłowicz, Warszawa $2012$ .

Litwin M., Styska‑Wlazło S., Szymońska J., To jest chemia $1$ . Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony, Warszawa $2012$ .

Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. Chemiczne metody analizy ilościowej $2$ , Warszawa $2009$ .

Wprowadzenie

Grafika interaktywna

Redukcja i reduktory

Badanie właściwości redukujących chlorku cyny( $II$ ) ${SnCl}_{2}$

Badanie właściwości redukujących siarczku żelaza( $II$ ) ${FeS}_{}$

Badanie właściwości redukujących szczawianu sodu ${Na}_{2} C_{2} O_{4}$

Badanie właściwości redukujących tiosiarczanu sodu ${Na}_{2} S_{2} O_{3}$

Słownik

Bibliografia

Wprowadzenie

Grafika interaktywna

Przeczytaj

Redukcja i reduktory

Badanie właściwości redukujących chlorku cyny(II) SnCl2

Badanie właściwości redukujących siarczku żelaza(II) FeS

Badanie właściwości redukujących szczawianu sodu Na2C2O4

Badanie właściwości redukujących tiosiarczanu sodu Na2S2O3

Słownik

Bibliografia

Badanie właściwości redukujących chlorku cyny( $II$ ) ${SnCl}_{2}$

Badanie właściwości redukujących siarczku żelaza( $II$ ) ${FeS}_{}$

Badanie właściwości redukujących szczawianu sodu ${Na}_{2} C_{2} O_{4}$

Badanie właściwości redukujących tiosiarczanu sodu ${Na}_{2} S_{2} O_{3}$