Τι είναι οι μισές αντιδράσεις οξειδοαναγωγής;

Redox Half αντιδράσεις:Η ιστορία της μεταφοράς ηλεκτρονίων

Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής περιλαμβάνουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ χημικών ειδών. Αντί να εξετάσουμε ολόκληρη την αντίδραση, μπορούμε να το σπάσουμε σε δύο μισές αντιδράσεις , καθένα από τα οποία αντιπροσωπεύει τη διαδικασία οξείδωσης ή μείωσης που συμβαίνει ξεχωριστά.

1. Οξείδωση μισή αντίδραση:

- Αυτή η μισή αντίδραση δείχνει την απώλεια των ηλεκτρονίων από ένα είδος.

- Το είδος που υφίσταται οξείδωση ονομάζεται μειωμένος παράγοντας (προκαλεί μείωση σε άλλο είδος).

- Τα ηλεκτρόνια εμφανίζονται ως προϊόντα Στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης.

Παράδειγμα:

Fe2⁺ (aq) → fe³⁺ (aq) + e⁻

(Iron (ii) χάνει ένα ηλεκτρόνιο για να γίνει σίδηρος (iii))

2. Μείωση της μισής αντίδρασης:

- Αυτή η μισή αντίδραση δείχνει το κέρδος των ηλεκτρονίων από ένα είδος.

- Τα είδη που υποβάλλονται σε μείωση ονομάζεται οξειδωτικός παράγοντας (προκαλεί οξείδωση σε άλλο είδος).

- Τα ηλεκτρόνια εμφανίζονται ως αντιδραστήρια Στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης.

Παράδειγμα:

Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → cu (s)

(Χαλκός (II) κερδίζει δύο ηλεκτρόνια για να γίνει στερεός χαλκός)

Βασικά σημεία:

- Εξισορρόπηση: Και οι δύο μισές αντιδράσεις πρέπει να είναι ισορροπημένες από την άποψη των ατόμων και της χρέωσης. Αυτό συχνά περιλαμβάνει την προσθήκη νερού (H₂O), ιόντα υδρογόνου (Η) ή ιόντα υδροξειδίου (OH⁻) ανάλογα με το περιβάλλον της αντίδρασης (όξινο, βασικό ή ουδέτερο).

- Συνδυασμός: Οι δύο μισές αντιδράσεις μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματίσουν τη συνολική ισορροπημένη αντίδραση οξειδοαναγωγής. Αυτό συνεπάγεται την προσαρμογή των συντελεστών για να εξασφαλιστεί ο αριθμός των ηλεκτρονίων που χάνονται στην οξείδωση ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που αποκτήθηκαν σε μείωση.

Γιατί οι μισές αντιδράσεις είναι χρήσιμες;

- Απλοποίηση σύνθετων αντιδράσεων: Διευκολύνουν την κατανόηση της διαδικασίας μεταφοράς ηλεκτρονίων.

- Προβλέποντας σκοπιμότητα της αντίδρασης: Βοηθούν να προσδιοριστούν εάν μια αντίδραση θα συμβεί αυθόρμητα ή όχι.

- Κατανόηση των ηλεκτροχημικών κυττάρων: Είναι απαραίτητα για την περιγραφή της λειτουργίας των μπαταριών και των κυττάρων καυσίμου.

Παράδειγμα συνδυασμού μισών αντιδράσεων:

Ας συνδυάσουμε την οξείδωση και τη μείωση των μισών αντιδράσεων από τα παραπάνω παραδείγματα:

Οξείδωση: Fe2⁺ (aq) → fe³⁺ (aq) + e⁻

μείωση: Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → cu (s)

για να τα συνδυάσετε:

1. Πολλαπλασιάστε την μισή αντίδραση οξείδωσης κατά 2 για να εξισορροπήσετε τα ηλεκτρόνια:2fe2⁺ (aq) → 2fe³⁺ (aq) + 2e⁻

2. Προσθέστε τις δύο μισές αντιδράσεις μαζί:2fe2⁺ (aq) + cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → 2fe³⁺ (aq) + cu (s) + 2e⁻

3. Ακύρωση των ηλεκτρόνων:2fe2⁺ (aq) + cu²⁺ (aq) → 2fe³⁺ (aq) + cu (s)

Αυτή είναι η συνολική ισορροπημένη αντίδραση οξειδοαναγωγής.

Η κατανόηση των ημι-αντίδρασης οξειδοαναγωγής είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση και την ανάλυση ενός ευρέος φάσματος χημικών διεργασιών. Με τη διάσπαση των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής σε αυτά τα απλούστερα βήματα, κερδίζουμε πολύτιμες γνώσεις στους μηχανισμούς και τις πιθανές εφαρμογές τους.