Forstå oksidasjonstall og redoksreaksjoner med elektronoverføring.
Oksidasjonstall er et tall som angir hvor mange elektroner et atom har "tapt" eller "fått" i en binding.
1. Frie grunnstoffer har oksidasjonstall 0
- Eksempel: O₂, N₂, Fe, Cu → oksidasjonstall = 0
2. Enkle ioner har oksidasjonstall lik ladningen
- Eksempel: Na⁺ → +1, Cl⁻ → −1, Fe³⁺ → +3
3. Summen av oksidasjonstall i et nøytralt molekyl = 0
- Eksempel: H₂O → 2×(+1) + (−2) = 0
4. Summen av oksidasjonstall i et ion = ionets ladning
- Eksempel: SO₄²⁻ → (+6) + 4×(−2) = −2
5. Spesielle regler:
- Hydrogen: Vanligvis +1 (unntatt i hydrider: −1)
- Oksygen: Vanligvis −2 (unntak: peroksider −1, OF₂ +2)
- Alkalimetaller (gruppe 1): Alltid +1
- Jordalkalimetaller (gruppe 2): Alltid +2
- Fluor: Alltid −1
Bestem oksidasjonstallet til hvert atom i:
a) CO₂
b) H₂SO₄
c) MnO₄⁻
a) CO₂
- O har alltid −2 → 2×(−2) = −4
- Summen må være 0 → C = +4
b) H₂SO₄
- H har +1 → 2×(+1) = +2
- O har −2 → 4×(−2) = −8
- Summen må være 0 → S = +6
c) MnO₄⁻
- O har −2 → 4×(−2) = −8
- Summen må være −1 → Mn = +7
Svar: a) C: +4, O: −2; b) H: +1, S: +6, O: −2; c) Mn: +7, O: −2
Bestem oksidasjonstallet til det uthevede atomet:
N i NH₃
Cl i HClO₃
Cr i Cr₂O₇²⁻
N i NO₂⁻
Huskeregel: OILRIG eller LEO says GER
- Oxidation Is Loss (av elektroner)
- Reduction Is Gain (av elektroner)
- Loss of Electrons is Oxidation
- Gain of Electrons is Reduction
- Zn: 0 → +2 (oksidasjonstallet øker) → OKSIDASJON
- H: +1 → 0 (oksidasjonstallet minker) → REDUKSJON
Ikke-redoksreaksjon:
(Ingen endring i oksidasjonstall – syre-basereaksjon)
a) Bestem oksidasjonstall for alle atomer
b) Hvilke atomer oksideres og reduseres?
a) Oksidasjonstall:
b) Endringer:
- Fe: +3 → 0 (minker) → REDUKSJON
- C: +2 → +4 (øker) → OKSIDASJON
- O: −2 → −2 (uendret)
Svar:
- Fe reduseres
- C oksideres
Identifiser hvilke atomer som oksideres og reduseres:
Et redokspar består av en oksidert og en redusert form av samme stoff.
Viktig: Reduksjonsmiddelet oksideres, oksidasjonsmiddelet reduseres!
- Reduksjonsmiddel: Zn (avgir elektroner, oksideres til Zn²⁺)
- Oksidasjonsmiddel: Cu²⁺ (tar opp elektroner, reduseres til Cu)
Redokspar:
- Zn/Zn²⁺ (reduksjonsmiddel/oksidert form)
- Cu²⁺/Cu (oksidasjonsmiddel/redusert form)
a) Identifiser reduksjonsmiddel og oksidasjonsmiddel
b) Skriv halvreaksjoner
a) Oksidasjonstallendringer:
- Sn: +2 → +4 (oksideres) → reduksjonsmiddel
- Fe: +3 → +2 (reduseres) → oksidasjonsmiddel
b) Halvreaksjoner:
- Oksidasjon:
- Reduksjon: (×2)
Svar:
- Reduksjonsmiddel: Sn²⁺
- Oksidasjonsmiddel: Fe³⁺
Identifiser reduksjonsmiddel og oksidasjonsmiddel:
For redoksreaksjoner i basisk løsning bruker vi en utvidelse av halvreaksjonsmetoden:
(Skal balanseres i neste eksempel)
1. Halvreaksjoner (som i surt miljø):
- Reduksjon:
- Oksidasjon:
2. Multipliser for lik elektronmengde:
- Reduksjon: (×2)
- Oksidasjon: (×3)
3. Adder:
4. Konverter til basisk:
Legg til 8 OH⁻ på begge sider:
8 H⁺ + 8 OH⁻ → 8 H₂O:
5. Forenkle:
Svar:
Balanser følgende redoksreaksjoner i basisk miljø:
En galvanisk celle (eller elektrokjemisk celle) bruker en redoksreaksjon til å produsere elektrisk strøm.
Anode (oksidasjon): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
Katode (reduksjon): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
Elektroner flyter fra Zn-elektroden til Cu-elektroden.
a) Hvilken elektrode er anode, hvilken er katode?
b) Hvilken retning flyter elektronene?
a) Identifiser halvreaksjoner:
- Mg: 0 → +2 (oksideres) → Mg er anode
- Ag: +1 → 0 (reduseres) → Ag er katode
b) Elektronflyt:
Elektroner flyter alltid fra anode til katode.
→ Elektroner flyter fra Mg-elektroden til Ag-elektroden.
Svar:
a) Anode: Mg, Katode: Ag
b) Elektroner flyter fra Mg til Ag
Galvaniske celler:
I en galvanisk celle med Zn og Pb elektroder, vil Zn oksideres. Hvilken elektrode er anode?
Hvor skjer reduksjon i en galvanisk celle?
I reaksjonen , hvilken retning flyter elektronene?
Avanserte redoksoppgaver:
Bestem oksidasjonstallet til Cr i K₂Cr₂O₇
Er følgende reaksjon en redoksreaksjon?
Balanser i surt miljø: