Przeczytaj

Utlenianie i utleniacze

UtlenianieutlenianieUtlenianie to reakcja, w której jony lub atomy oddają elektrony innym atomom, w wyniku czego dochodzi do podwyższenia stopnia utlenieniastopień utlenieniastopnia utlenienia atomu oddającego elektrony. UtleniaczemutleniaczUtleniaczem nazywamy substancję, której atomy obniżają swój stopień utlenienia. Do silnych utleniaczy (a więc substancji wykazujących silne właściwości utleniające) zaliczają się między innymi następujące sole: manganian( $VII$ ) potasu ${KMnO}_{4}$ oraz dichromian( $VI$ ) potasu $K_{2} {Cr}_{2} O_{7}$ .

bg‑pink

Badanie właściwości utleniających
manganianu( $VII$ ) potasu ${KMnO}_{4}$

Badanie 1

Właściwości utleniające manganianu( $VII$ ) potasu ${KMnO}_{4}$

RfVzYmoMZQozx

Schemat doświadczenia:

ReH8RCei1a9tw

Ilustracja — Badanie właściwości utleniających manganianu(<math aria‑label="siedem">VII) potasu – schemat doświadczenia
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RcSJBgWiPT19t

Równania reakcji chemicznych:

2 {KMnO}_{4} + 16 HCl \to 2 {MnCl}_{2} + 2 KCl + 5 {Cl}_{2} + 8 H_{2} O

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

2 {Cl}^{-} \to {Cl}_{2} + 2 e^{-} | \cdot 5

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

Analiza doświadczenia: Właściwości utleniające manganianu( $VII$ ) potasu

Sprzęt i odczynniki:

probówka z korkiem i rurką odprowadzającą;
kolba stożkowa z korkiem;
wkraplacz;
stężony wodny roztwór manganianu( $VII$ ) potasu;
stężony kwas chlorowodorowy $HCl$ .

Instrukcja wykonania:

W probówce umieszczono $3$ centymetry sześcienne stężonego wodnego roztworu manganianu( $VII$ ) potasu.
Do wkraplacza wprowadzono $20$ centymetrów sześcienne stężonego kwasu chlorowodorowego.
Do probówki, za pomocą wkraplacza, stopniowo wkraplono kwas chlorowodorowy.
Obserwowano zmiany.

Uwaga! W trakcie przeprowadzania doświadczenia zachowano ostrożność i pamiętano o okularach, a całość działań prowadzano pod wyciągiem. Należało też unikać wdychania par chloru.

Obserwacje:

W probówce nastąpiło odbarwienie fioletowego roztworu (zmiana barwy z fioletowej na bezbarwną). W probówce wydzielił się żółtozielony gaz, który został zebrany w kolbie stożkowej.

Wnioski:

Manganian( $VII$ ) potasu utlenił jony chlorkowe do wolnego chloru. W środowisku kwasowym manganian( $VII$ )potasu uległ redukcji z wytworzeniem jonów manganu( $II$ ).

Równania reakcji chemicznych:

2 {KMnO}_{4} + 16 HCl \to 2 {MnCl}_{2} + 2 KCl + 5 {Cl}_{2} + 8 H_{2} O

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

2 {Cl}^{-} \to {Cl}_{2} + 2 e^{-} | \cdot 5

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

Manganian( $VII$ ) potasu (dokładniej atom manganu, występujący w tym związku na $VII$ stopniu utlenienia) wykazuje właściwości utleniające we wszystkich środowiskach: kwasowym, obojętnym i zasadowym. Im środowisko jest bardziej kwasowe, tym silniejsze właściwości utleniające ${KMnO}_{4}$ . Należy zwrócić uwagę, że sam, w zależności od środowiska, redukuje się do różnych związków lub jonów:

R1Z40jlFbf7w6

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

bg‑orange

Badanie właściwości utleniających dichromianu( $VI$ ) potasu $K_{2} {Cr}_{2} O_{7}$

Badanie 2

Właściwości utleniające dichromianu( $VI$ ) potasu $K_{2} {Cr}_{2} O_{7}$

R1ajjLNg6Qp0D

Schemat doświadczenia:

R1FzZWlhZiKKY

R17WBCqcSAXCT

Równania reakcji chemicznych:

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

{Cr}_{2} {O_{7}}^{2-} + 14 H_{3} O^{+} + 6 e^{-} \to 2 {Cr}^{3 +} + 21 H_{2} O | \cdot 1

{SO}_{3}^{2 -} + 3 H_{2} O \to {SO}_{4}^{2 -} + 2 H_{3} O^{+} + 2 e^{-} | \cdot 3

{Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -} + 8 H_{3} O^{+} + 3 {SO}_{3}^{2 -} \to 2 {Cr}^{3 +} + 12 H_{2} O + 3 {SO}_{4}^{2 -}

Analiza doświadczenia:

Właściwości utleniające dichromianu( $VI$ ) potasu

Sprzęt i odczynniki:

dwie probówki;
wodny roztwór dichromianu( $VI$ ) potasu;
stężony kwas siarkowy( $VI$ );
siarczan( $IV$ ) sodu.

Instrukcja wykonania doświadczenia:

W probówce $1$ i $2$ umieszczono $3$ centymetry sześcienne wodnego roztworu dichromianu( $VI$ ) potasu.
Do probówki $2$ wprowadzono kilka kropli stężonego kwasu siarkowego( $VI$ ).
Do probówki $1$ i $2$ umieszczono $3$ centymetry sześcienne wodnego roztworu siarczanu( $IV$ ) sodu.
Obserwowano zmiany.

Obserwacje:

W pierwszej probówce, po dodaniu siarczanu( $IV$ ) sodu, nie zauważono zmian. W drugiej probówce, po dodaniu siarczanu( $IV$ ) sodu, nastąpiła zmiana barwy roztworu z pomarańczowej na zieloną.

Wnioski:

W drugiej probówce atom chromu, występujący na $VI$ stopniu utlenienia w dichromianie( $VI$ ) potasu, zredukował się do $III$ stopnia utlenienia – powstała zielona sól chromu( $III$ ). Co więcej, dichromian( $VI$ ) potasu (a dokładnie atom chromu, występujący w tym związku na $VI$ stopniu utlenienia), który wykazuje właściwości utleniające jedynie w środowisku kwasowym, utlenił jony siarczanowe( $IV$ ) do jonów siarczanowych( $VI$ ).

Równania reakcji chemicznych:

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

{Cr}_{2} {O_{7}}^{2-} + 14 H_{3} O^{+} + 6 e^{-} \to 2 {Cr}^{3 +} + 21 H_{2} O | \cdot 1

{SO}_{3}^{2 -} + 3 H_{2} O \to {SO}_{4}^{2 -} + 2 H_{3} O^{+} + 2 e^{-} | \cdot 3

{Cr}_{2} {O_{7}}^{2 -} + 8 H_{3} O^{+} + 3 {SO}_{3}^{2 -} \to 2 {Cr}^{3 +} + 12 H_{2} O + 3 {SO}_{4}^{2 -}

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 by 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, Warszawa $2012$ .

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

Wprowadzenie

Symulacja interaktywna

Utlenianie i utleniacze

Badanie właściwości utleniających
manganianu( $VII$ ) potasu ${KMnO}_{4}$

Badanie właściwości utleniających dichromianu( $VI$ ) potasu $K_{2} {Cr}_{2} O_{7}$

Słownik

Bibliografia

Wprowadzenie

Symulacja interaktywna

Przeczytaj

Utlenianie i utleniacze

Badanie właściwości utleniających manganianu(VII) potasu KMnO4

Badanie właściwości utleniających dichromianu(VI) potasu K2Cr2O7

Słownik

Bibliografia

Badanie właściwości utleniających
manganianu( $VII$ ) potasu ${KMnO}_{4}$

Badanie właściwości utleniających dichromianu( $VI$ ) potasu $K_{2} {Cr}_{2} O_{7}$