Redoxní reakce

Fe⁰ + Cuᴵᴵ(SO₄)⁻ᴵᴵ Cu⁰ + Feᴵᴵ(SO₄)⁻ᴵᴵ

• oxidace, redukce
• během reakce proběhly 2 rovnocenné děje - oxidace a redukce

Informace

• redoxní - redukce (snižování oxidačního čísla, elektrony přicházejí), oxidace (zvyšování oxidačního čísla, elektrony odcházejí)
• při této reakci dochází ke změně oxidačních čísel atomů prvků
• při redoxních reakcí dochází k výměně e⁻
• výměnu můžeme zapsat iontovou rovnicí reakce
• reakce se skládá ze 2 poloreakcí

Redukční činidlo - látka obsahující atomy, které se při reakce oxidují (oxidační číslo atomu se zvětšuje) Oxidační činidlo - látka obsahující atomy, které se při reakce redukují (oxidační číslo atomu se zmenšuje)

Redoxní vlastnosti kovů a nekovů

• zinek vytěsnil měď z její soli (síranu měďnatého) - CuSO₄ + Zn Cu + ZnSO₄
• zinek vytěsnil stříbro z její soli (dusičnanu stříbrného) - 2AgNO₃ + Cu 2Ag + Cu(NO₃)₂
• zinek vytěsňuje z roztoků solí měď i stříbro, měď vytěsňuje jen stříbro (Ze > Cu > Ag)

Zdroj obrázku: zapisky4.webnode.cz

Řada začíná nejvíce reaktivními kovy (alkalické kovy a kovy alkalických zemin) a konší nejméně reaktivními kovy. Reaktivní kovy se slučují s ostatními prvky, proto se v přírodě vyskytují jen ve sloučeninách. Naopak nereaktivní prvky najdeme v přírodě. volné = ryzí (zlato, stříbro, rtuť atd.)

Kovy nalevo od vodíku se označují jako neušlechtilé. Kovy napravo jako ušlechtilé

Hoření síry

S⁰ + O₂⁰ Sᴵⱽ + O₂⁻ᴵᴵ

• mezi redoxní reakce patří i hoření

• oxidační číslo atomu síry se zvětšilo, proběhla oxidace síry

• oxidační číslo atomu kyslíku se zmenšilo, proběhla redukce kyslík

• elektrony, které oxidovaná částice ztrácí, přijímá redukovaná částice

• oxidovaná částice

  • S - 4 e⁻ S⁴⁺
  • S⁰ Sᴵⱽ

• redukovaná částice

  • O₂ + 4 e⁻ S²⁻
  • O₂⁰ 2 O⁻ᴵᴵ

• hoření

  • exotermická reakce, při které vzniká teplo a světlo
  • často je doprovázeno vznikem plamene
  • aby mohlo k hoření dojít, musí být splněny podmínky:
  1. přítomnost hořlavé látky
  2. přítomnost oxidačního činidla (vzdušný kyslík)
  3. dosažení teploty hoření (zápalné teploty)

• teplota hoření - nejnižší teplota, při které látka po zapálení trvale hoří

• teplota vzplanutí - nejnižší teplota, při které látka po přiblížení plamene na krátký okamžik vzplane, pak ale opět uhasne

• hořlavé látky (hořlaviny) - látky tuhého, kapalného nebo plynného skupenství, které jsou schopny uvolňovat při pořáru teplo

• hačící přístroje - ochlazují hořící látky a zamezují přístupu vzduchu

Elektrochemická řada napětí kovů

• podle míry oxidačních a redukčních schopností se kovové prvky a vodík řadí do tzv. Beketovovy řady napětí kovů (N. N. Beketov - ruský fyzikální chemik)
• neušlechtilé kovy (nalevo od vodíku) se snadno oxidují na své ionty, v přírodě pouze vázané ve sloučeninách
• ušlechtilé kovy (napravo od vodíku) se snadno redukují ze svých iontů na ryzí kovy, v přírodě ve sloučeninách i ryzí
• každý kov v Beketovově řadě napětí kovů je schopen vyredukovat všechny kovy ležící napravo od něj z jejich sloučenin, sám se přitom oxiduje

Zn + CuSO₄ → Cu + ZnSO₄ - reakce probíhá
Cu + ZnSO₄ → Zn + CuSO₄ - reakce neprobíhá

• rozdílných oxidačně-redukčních schopností kovů se využívá při elektrolytickém pokovování předmětů

Zdroj: vyuka.p3k.eu

• čím je kov více vlevo, tím snáze se oxiduje na své kationty (Ca - 2 e⁻ Ca²⁺ - snáze)
• čím je kov v řadě více vpravo, tím snáze se jeho kationty redukují na ryzí kov (Fe - 2 e⁻ Fe²⁺ - obtížněji)

Získávání kovů z rud

• kovy - většinou výskyt ve sloučeninách (rudy)
• výroba z oxidů: redukcí uhlíkem
• výroba ze sulfidů: převedení na oxid (pražení), pak redukce uhlikem

Výroba železa

• z kyslíkatých rud obsahujících oxid železitý (Fe₂O₃)
• redukcí CO a C ve vysoké peci

Vysoká pec

• shora plnění železnou rudou, koksem a vápencem
• zdola vháněn předehřátý vzduch obohacený kyslikem
• z hlušiny a vápence → struska (chrání povrch železa před oxidací)

Surové železo

• 4 % uhlíku, Si, P, S
• tvrdé, křehké
• odlévání do forem - litina (topná tělesa, části strojů)
• výroba oceli

Zkujňování železa - výroba oceli

• snižování obsahu uhlíku a dalších přimíšených prvků (Si, P)
  • ocel - měkčí, kujná
• vlastnosti se dále upravují přísadou některých kovů (Cr, Ni, V, Mn, Ti)
• využívá se na výrobu nástrojů, konstrukcí, plechů, drátů, magnetů