Preskočiť na obsah
Chcete tieto pokusy naživo? Prinesiem ich do vašej školy ako show.Show a workshopy →
Späť

Vzdelávanie · Učivo

Chemické reakcie

lekcia 3

Vyčísľovanie redoxných reakcií

Úroveň výkladu:
základná školastredná škola, s rozšíreniami pre náročnejších

úvod

Keď do roztoku modrej skalice ponoríš železný klinec, pokryje sa červenkastou meďou. Železo pritom odovzdá elektróny meďnatým iónom. Takým reakciám, pri ktorých si atómy vymieňajú elektróny, hovoríme redoxné. V tejto lekcii sa naučíš, ako ich rovnice vyčísliť spoľahlivo a bez hádania: cez polreakcie. Celý postup ukazujem aj vo videu na začiatku lekcie.

teória

Oxidácia a redukcia

dejelektrónyoxidačné číslo
oxidáciaatóm elektróny odovzdávastúpa
redukciaatóm elektróny prijímaklesá

Oba deje prebiehajú vždy naraz. Elektróny nemôžu len tak zmiznúť ani vzniknúť: koľko ich jeden prvok odovzdá, toľko ich iný prijme.

  • Redukovadlo je látka, ktorá elektróny odovzdáva a iné látky tým redukuje. Sama sa pri tom oxiduje.
  • Oxidovadlo je látka, ktorá elektróny berie a iné látky tým oxiduje. Sama sa pri tom redukuje.

Kto sa oxiduje a kto redukuje, prezradia oxidačné čísla. Prvok samotný má oxidačné číslo 0, vodík v zlúčeninách zvyčajne I, kyslík −II a súčet oxidačných čísel v zlúčenine je 0, v ióne sa rovná jeho náboju. Ak si ich chceš zopakovať, pozri lekciu Oxidačné číslo.

Pri horení sodíka v chlóre odovzdá každý atóm sodíka jeden elektrón a stane sa z neho katión Na⁺. Molekula chlóru prijme dva elektróny a vzniknú dva anióny Cl⁻. Sodík sa oxidoval, chlór sa redukoval a spolu vytvorili chlorid sodný.

teória

Čo je polreakcia

Redoxnú reakciu rozdelíme na dve časti. Polreakcia je zápis len oxidácie alebo len redukcie aj s elektrónmi:

  • polreakcia oxidácie: Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ (elektróny sú vpravo, zinok ich odovzdáva)
  • polreakcia redukcie: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu (elektróny sú vľavo, meď ich prijíma)

V každej polreakcii musia sedieť atómy aj náboj. Vľavo pri oxidácii zinku je náboj 0, vpravo 2+ a dva elektróny, spolu tiež 0.

Pri molekulových rovniciach píšeme polreakcie pre atómy prvku, ktorý mení oxidačné číslo. Oxidačné číslo sa vtedy správa ako náboj: N(V) + 3 e⁻ → N(II). V niektorých učebniciach nájdeš oxidáciu zapísanú aj s mínusom, Zn(0) − 2 e⁻ → Zn(II). Znamená to to isté, len elektróny sú na druhej strane.

krok za krokom

Postup vyčísľovania cez polreakcie

  1. Urči oxidačné čísla a nájdi prvok, ktorý sa oxiduje (číslo stúpa), a prvok, ktorý sa redukuje (číslo klesá).
  2. Napíš polreakciu oxidácie a vyčísli ju: najprv atómy, potom elektróny.
  3. Napíš polreakciu redukcie a vyčísli ju rovnako.
  4. Vyrovnaj elektróny. Nájdi najmenší spoločný násobok počtu odovzdaných a prijatých elektrónov a polreakcie ním vynásob.
  5. Sčítaj polreakcie. Elektróny sa vyrušia.
  6. Prenes koeficienty do celej rovnice, dovyčísli ostatné atómy (vodík a kyslík nakoniec) a skontroluj atómy aj náboj.

Príklad 1: horčík a kyslík

Mg + O₂ → MgO

  • oxidácia: Mg(0) → Mg(II) + 2 e⁻
  • redukcia: O₂(0) + 4 e⁻ → 2 O(−II), molekula kyslíka má dva atómy a každý prijme dva elektróny

Oxidácia odovzdáva 2 elektróny, redukcia prijíma 4. Najmenší spoločný násobok je 4, preto oxidáciu vynásobíme dvoma a redukciu jednou. Dva atómy horčíka a jedna molekula kyslíka dajú dve jednotky MgO:

2 Mg + O₂ → 2 MgO

Príklad 2: meď a dusičnan strieborný

Cu + AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + Ag

  • oxidácia: Cu(0) → Cu(II) + 2 e⁻
  • redukcia: Ag(I) + e⁻ → Ag(0)

Meď odovzdá 2 elektróny, striebro prijme 1. Redukciu teda vynásobíme dvoma: na jeden atóm medi pripadajú dva atómy striebra.

Cu + 2 AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 Ag

Túto reakciu si môžeš pozrieť v pokuse Strieborný strom: na medenom drôte rastú kryštáliky striebra a roztok modrie od meďnatých iónov.

Príklad 3: meď a zriedená kyselina dusičná

Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

  • oxidácia: Cu(0) → Cu(II) + 2 e⁻
  • redukcia: N(V) + 3 e⁻ → N(II)

Najmenší spoločný násobok 2 a 3 je 6, teda 3 Cu a 2 NO. Pozor na kyselinu dusičnú, ktorá tu má dve úlohy. Dva jej atómy dusíka sa redukujú na NO, ďalších šesť ostane v 3 Cu(NO₃)₂ bez zmeny oxidačného čísla. Spolu treba 8 HNO₃ a z ich ôsmich atómov vodíka vzniknú 4 H₂O:

3 Cu + 8 HNO₃ → 3 Cu(NO₃)₂ + 2 NO + 4 H₂O

Kontrola: Cu 3 = 3, H 8 = 8, N 8 = 6 + 2, O 24 = 18 + 2 + 4.

teória

Polreakcie v roztoku

V roztokoch reagujú ióny, preto sa redoxné reakcie často zapisujú iónovo. Na strednej škole sa naučíš písať polreakcie aj s molekulami vody a iónmi H⁺, ktoré sa v roztoku zúčastňujú reakcie.

Iónovú polreakciu v kyslom prostredí vyčísliš v štyroch krokoch:

  1. Vyrovnaj prvok, ktorý mení oxidačné číslo.
  2. Chýbajúci kyslík doplň molekulami vody H₂O.
  3. Chýbajúci vodík doplň iónmi H⁺.
  4. Náboj vyrovnaj elektrónmi.

Napríklad redukcia manganistanu na mangánaté ióny:

  • MnO₄⁻ → Mn²⁺ (mangán sedí)
  • MnO₄⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O (štyri kyslíky vpravo ako voda)
  • MnO₄⁻ + 8 H⁺ → Mn²⁺ + 4 H₂O (osem vodíkov vľavo ako H⁺)
  • MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O (náboj vľavo −1 + 8 − 5 = 2, vpravo 2)

Príklad 4: dichróman a železnaté ióny

Cr₂O₇²⁻ + Fe²⁺ + H⁺ → Cr³⁺ + Fe³⁺ + H₂O

  • oxidácia: Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻
  • redukcia: Cr₂O₇²⁻ + 14 H⁺ + 6 e⁻ → 2 Cr³⁺ + 7 H₂O

Redukcia prijíma 6 elektrónov, oxidácia odovzdáva 1, preto oxidáciu vynásobíme šiestimi. Po sčítaní sa elektróny vyrušia:

Cr₂O₇²⁻ + 6 Fe²⁺ + 14 H⁺ → 2 Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ + 7 H₂O

Kontrola náboja: vľavo −2 + 12 + 14 = 24, vpravo 6 + 18 = 24.

Keď sa rovnaká častica objaví po sčítaní na oboch stranách, odčítame ju. Pri reakcii manganistanu s peroxidom vodíka vznikne vľavo 16 H⁺ a vpravo 10 H⁺, vo výsledku ostane vľavo 6 H⁺. V zásaditom prostredí postupuješ rovnako a nakoniec pridáš na obe strany toľko iónov OH⁻, koľko je H⁺. Spolu vytvoria vodu.

teória

Vyskúšaj si to krok za krokom

vyskúšaj si

Vyčísli cez polreakcie

Vyčísli rovnicu krok za krokom cez polreakcie.

0 / 0

Zinok v roztoku síranu meďnatého

0Zn+IICuVIS−IIO₄→IIZnVIS−IIO₄+0Cu

Nad atómami sú oxidačné čísla.

  1. 1. Čo sa mení
  2. 2. Oxidácia
  3. 3. Redukcia
  4. 4. Elektróny
  5. 5. Súčet
  6. 6. Celá rovnica

Ktorý prvok sa oxiduje? (oxidačné číslo stúpa, odovzdáva elektróny)

Ktorý prvok sa redukuje? (oxidačné číslo klesá, prijíma elektróny)

Najprv urči, ktorý prvok sa oxiduje a ktorý redukuje. Potom šípkami vyčísli obe polreakcie tak, aby sedeli atómy aj náboj, vyrovnaj počet elektrónov a prenes koeficienty do celej rovnice. Pri každom kroku vidíš, či počty sedia.

Okrem jednoduchých reakcií kovov a nekovov si vyber aj reakcie s kyselinami, kde treba dovyčísliť látky, ktoré oxidačné číslo nemenia, a iónové polreakcie v kyslom prostredí s vodou a iónmi H⁺.

rozšírenie Polreakcie, ktoré sa dajú oddeliť

Keď zinok ponoríš do roztoku síranu meďnatého, elektróny prejdú zo zinku na meďnaté ióny priamo a uvoľní sa teplo. Polreakcie sa však dajú od seba oddeliť. V galvanickom článku je zinková platnička v roztoku síranu zinočnatého a medená v roztoku síranu meďnatého a nádoby spája soľný mostík.

Oxidácia Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ prebieha na zinku, redukcia Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu na medi. Elektróny pritom putujú drôtom z jednej platničky na druhú a cestou môžu rozsvietiť žiarovku. Takto funguje každá batéria: redoxná reakcia, ktorej polreakcie prebiehajú na dvoch rôznych miestach.

teória

Časté chyby

  • „Oxidácia je vždy reakcia s kyslíkom.“ Oxidácia je odovzdanie elektrónov. Sodík sa oxiduje aj chlórom a meď striebornými iónmi.
  • „Pri oxidácii oxidačné číslo klesá.“ Pri oxidácii stúpa, pri redukcii klesá. Pomôže slovo redukcia, znamená zníženie.
  • „V polreakcii stačí vyrovnať atómy.“ Musí sedieť aj náboj. Práve ten určí počet elektrónov.
  • „Koeficient z polreakcie platí pre celú látku.“ Keď sa len časť atómov prvku oxiduje alebo redukuje, ako dusík v HNO₃, zvyšok treba dovyčísliť zvlášť.
  • „V kyslom roztoku doplním kyslík ako O₂.“ Kyslík v polreakcii dopĺňaš molekulami vody a vodík iónmi H⁺.
  • „Po sčítaní už netreba nič kontrolovať.“ Skontroluj atómy aj náboj a odčítaj častice, ktoré sú na oboch stranách, napríklad H⁺ alebo H₂O.

Ďalšie riešené príklady metódou oxidačných čísel nájdeš v lekcii Vyčíslovanie chemických rovníc a redoxné reakcie. Prečo musia počty atómov na oboch stranách rovnice sedieť, vysvetľuje ďalšia lekcia Zákon zachovania hmotnosti.

rozumieš tomu?

Otestuj sa

4 otázok · úroveň ZŠ4 otázok · úroveň SŠ

Kvíz: Vyčísľovanie redoxných reakcií

Otázka 1/4

Čo je oxidácia?

Skóre: 0

Najprv vyber odpoveď.

Chcete tento pokus naživo?

Ukážem ho vašim žiakom na chemickej show: 15 pokusov za jednu hodinu, 5 € na žiaka.

Rezervovať termín →

Nahlásiť chybu

Chyba v texte, zlá odpoveď alebo niečo, čo nefunguje? Stačí pár slov.

Čo sa stalo?
vedeckeokienko.sk/

Hlásenie uvidí len správca webu. Osobné údaje sem nepatria. Ochrana osobných údajov