reakcije oksido-redukcijeopstahemija.tmf.bg.ac.rs/grujić/opšta hemija ii...• zbir oksidacionih...

16
1 © TMF 1 REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE OKSIDACIJA I REDUKCIJA Reakcije oksido-redukcije su reakcije u kojima dolazi do prelaska elektrona sa jedne supstance na drugu. SUPSTANCA KOJA OTPUŠTA ELEKTRONE SE OKSIDUJE REDUKCIONO SREDSTVO OKSIDACIJA OTPUŠTANJE e REDUKCIJA PRIMANJE e e SUPSTANCA KOJA PRIMA ELEKTRONE SE REDUKUJE OKSIDACIONO SREDSTVO © TMF 2 REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE OKSIDACIJA I REDUKCIJA Redoks reakcija se sastoji iz dve polureakcije (oksidacije i redukcije) koje se odigravaju istovremeno. Zn(s) + 2H + (aq) Zn 2+ (aq) + H 2 (g) OKSIDACIJA REDUKCIJA 2e Broj razmenjenih elektrona mora biti jednak. OKSIDACIJA: Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e REDUKCIJA: 2H + (aq) + 2e H 2 (g)

Upload: others

Post on 25-Oct-2020

11 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

1

copy TMF 1

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIJA I REDUKCIJA

Reakcije oksido-redukcije su reakcije u kojima dolazi do prelaska elektrona sa jedne supstance na drugu

SUPSTANCA KOJAOTPUŠTA ELEKTRONE

SE OKSIDUJE

REDUKCIONO SREDSTVO

OKSIDACIJA rarr OTPUŠTANJE endash REDUKCIJA rarr PRIMANJE endash

endash

SUPSTANCA KOJAPRIMA ELEKTRONESE REDUKUJE

OKSIDACIONO SREDSTVO

copy TMF 2

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIJA I REDUKCIJA

Redoks reakcija se sastoji iz dve polureakcije (oksidacije i redukcije) koje se odigravaju istovremeno

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

OKSIDACIJA

REDUKCIJA2endash

Broj razmenjenih elektrona mora biti jednak

OKSIDACIJA Zn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash REDUKCIJA 2H+(aq) + 2endash rarr H2(g)

2

copy TMF 3

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIJA I REDUKCIJA

2Brndash(aq) + Cl2(g) rarr 2Clndash(aq) + Br2(l) Oksido-redukcija

Na osnovu očiglednog prelaska endash lako se može odrediti oksidaciono i redukciono sredstvo

2endash

Brndash rarr otpušta endash rarr oksiduje se rarr redukciono sredstvo

Cl2 rarr prima endash rarr redukuje se rarr oksidaciono sredstvo

K2Cr2O7 + KI + HCl rarr CrCl3 + I2 + KCl + H2O Oksido-redukcija

Potrebno je odrediti oksidacione brojeve

copy TMF 4

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIONI BROJ

Oksidacioni broj (ili oksidaciono stanje) predstavlja hipotetičko naelektrisanje atoma kada bi sve veze tog atoma bile jonske Pripisuje se atomima da bi se izjednačio broj razmenjenih elektrona odnosno da bi se

odredili koeficijenti u redoks reakciji Označava se rimskim brojem iznad simbola elementa Postoji nekoliko pravila za određivanje oksidacionih brojeva

bull oksidacioni broj elementa u elementarnoj supstanci jednak je 0 (npr za Cl2 P4 Zn)bull oksidacioni broj elementa u jednoatomskom jonu jednak je naelektrisanju tog jona

(npr za Al3+ je III za S2ndash je ndashII)bull neki elementi imaju isti oksidacioni broj u SKORO svim svojim jedinjenjima

elementi 1 grupe PSE uvek imaju oksidacioni broj I elementi 2 grupe PSE uvek imaju oksidacioni broj II F uvek ima oksidacioni broj ndashI O obično ima oksidacioni broj ndashII (izuzev u peroksidima i peroksi-jedinjenjima

gde je ndashI) H obično ima oksidacioni broj I (izuzev u hidridima metala gde je ndashI)

3

copy TMF 5

bull zbir oksidacionih brojeva u neutralnoj supstanci jednak je 0 u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju tog jona

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIONI BROJ

H2SO4

I VI ndashIISO4

2ndashVI ndashII

Na2SO3

I IV ndashII

MnO2

IV ndashIIKMnO4

I VII ndashIIMnO4

2ndashVI ndashII

CaCO3

II IV ndashIIKFI ndashI

NO3ndash

V ndashII

copy TMF 6

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIONI BROJ

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

Zn se oksiduje oksidacioni broj se povećava 0 rarr II redukciono sredstvo

0 I II 0

OKSIDACIJA rarr POVEĆANJE OKSIDACIONOG BROJAREDUKCIJA rarr SMANJENJE OKSIDACIONOG BROJA

H se redukuje oksidacioni broj se smanjuje I rarr 0 oksidaciono sredstvo

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)II IV ndashII II ndashII IV ndashII

Oksido-redukcija

Nema promene oksidacionih brojeva nije redoks reakcija

4

copy TMF 7

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

Korišćenjem šeme razmene elektrona rarr univerzalan način Korišćenjem polureakcija oksidacije i redukcije rarr samo za reakcije u vodenom rastvoru

šema razmene elektrona šema razmene elektrona

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)0 I II 0

2

2H+ endashI

H0

Znndash 2endash0

ZnII

1

copy TMF 8

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

VI ndashII ndashI III 0

3Indash ndash endashndashII0

Cr+ 3endashVI

CrIII

1

2

6

2

U jonskom obliku jednačine hemijske reakcije zbir naelektrisanja sa leve i desne strane jednačine mora biti jednak Molekulski oblik se može izvesti iz jonskog

K2Cr2O7 + 6KI + 14HCl rarr 2CrCl3 + 3I2 + 7H2O +8KCl

6 14 2 3 7

5

copy TMF 9

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS Polureakcija redukcije 2H+ + 2endash rarr H2

OS

RS Polureakcija oksidacije Zn rarr Zn2+ + 2endash

RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+)

Zn + 2H+ + 2endash rarr Zn2+ + H2 + 2endash

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

bdquookreće serdquo jer su sve polureakcije date kao redukcije

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

copy TMF 10

Cr2O72ndash(aq) + 6Indash(aq) + 14H+(aq) rarr 2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l)

OS Polureakcija redukcije Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash rarr 2Cr3+ + 7H2O

RS Polureakcija oksidacije 2Indash rarr I2 + 2endash

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+) bdquookreće serdquo

Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash + 6Indash rarr 2Cr3+ + 7H2O + 3I2 + 6endash

3

6

copy TMF 11

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Ćelija u kojoj se odigrava spontana redoks reakcija pri čemu se hemijska energija pretvara u električnu (proizvodi se električna struja)

ili galvanski spreg element ćelija

Sastoji se od dve polućelije (poluelementa) koje su sačinjene od elektroda uronjenih u rastvore odgovarajućih jona Polućelije su povezane spoljašnjim

električnim kolom (kojim se kreću elektroni) i elektrolitičkim ključem (kojim se kreću joni) Dve polureakcije se odvijaju na

površinama dve različite elektrodebull na anodi rarr oksidacijabull na katodi rarr redukcija

Cukatoda

(+)

Znanoda

(ndash)

Cu2+Zn2+

endash endash

Elektrolitičkiključ

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 12

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Elektroni koji nastaju u polureakciji oksidacije na anodi moraju se preneti i utrošiti u polureakciji redukcije na katodi Da bi se redoks reakcija koristila kao izvor električne energije potrebno je da se prenos

elektrona sa anode na katodu odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Da bi se u polućelijama održala električna neutralnost neophodan je elektrolitički ključ cev U-oblika napunjena rastvorom neke soli koja ne učestvuje u reakcijama na elektrodama (KNO3 NaCl) Tokom redoks reakcije pri trošenju proizvedene

električne struje katjoni iz elektrolitičkog ključa prelaze u katodnu polućeliju a anjoni u anodnu polućeliju

K+ Na+ NO3ndash Clndash

7

copy TMF 13

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Spontana reakcija Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s) se koristi kao izvor električne energije u galvanskom spregu gde se prenos elektrona odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo (metalnu žicu provodnik koja povezuje katodu i anodu)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Polureakcija oksidacijeZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeCu2+(aq) + 2endashrarr Cu(s)

Oksidacija i redukcija se odigravaju u razdvojenim prostorima

copy TMF 14

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

posle izvesnog vremena

Cukatoda

Znanoda

Zn|Zn2+||Cu2+|Cu

Način prikazivanja elektrohemijske ćelije

oksidacija na anodi(sa leve strane)

redukcija na katodi(sa desne strane)

elektrolitičkiključ

granicaizmeđu

faza

8

copy TMF 15

bull označiti katodu i anodu napisati reakcije koje se odigravaju na katodi i anodi označiti smer kretanja elektrona označiti smer kretanja jona iz elektrolitičkog ključa endash endash

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Skicirati galvanski element

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Cu|Cu2+||Ag+|Ag

Polureakcija oksidacijeCu(s) rarr Cu2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeAg+(aq) + endash rarr Ag(s)

K+ NO3ndash

Agkatoda

(+)

Cuanoda

(ndash)

Ag+Cu2+

Elektrolitičkiključ

copy TMF 16

ELEKTROMOTORNA SILA

Pogonska sila spontane redoks reakcije u elektrohemijskoj ćeliji se iskazuje preko električnog potencijala (napona) koji vlada u ćeliji rarr elektromotorne sile Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Ne postoji način da se izmeri vrednost pojedinačnog elektrodnog potencijala polureakcije

već se meri elektromotorna sila ukupne redoks reakcije Prema dogovoru svakoj elektrohemijskoj polureakciji dodeljen je standardni elektrodni

potencijal definisan radi uporedivosti na standardnim uslovimabull pө = 101 325 Pa c = 1 mol dmndash3 (t = 25 oC)

Prema dogovoru standardnoj vodoničnoj elektrodi (SHE ili SVE) pripisana je vrednost

Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 2: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

2

copy TMF 3

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIJA I REDUKCIJA

2Brndash(aq) + Cl2(g) rarr 2Clndash(aq) + Br2(l) Oksido-redukcija

Na osnovu očiglednog prelaska endash lako se može odrediti oksidaciono i redukciono sredstvo

2endash

Brndash rarr otpušta endash rarr oksiduje se rarr redukciono sredstvo

Cl2 rarr prima endash rarr redukuje se rarr oksidaciono sredstvo

K2Cr2O7 + KI + HCl rarr CrCl3 + I2 + KCl + H2O Oksido-redukcija

Potrebno je odrediti oksidacione brojeve

copy TMF 4

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIONI BROJ

Oksidacioni broj (ili oksidaciono stanje) predstavlja hipotetičko naelektrisanje atoma kada bi sve veze tog atoma bile jonske Pripisuje se atomima da bi se izjednačio broj razmenjenih elektrona odnosno da bi se

odredili koeficijenti u redoks reakciji Označava se rimskim brojem iznad simbola elementa Postoji nekoliko pravila za određivanje oksidacionih brojeva

bull oksidacioni broj elementa u elementarnoj supstanci jednak je 0 (npr za Cl2 P4 Zn)bull oksidacioni broj elementa u jednoatomskom jonu jednak je naelektrisanju tog jona

(npr za Al3+ je III za S2ndash je ndashII)bull neki elementi imaju isti oksidacioni broj u SKORO svim svojim jedinjenjima

elementi 1 grupe PSE uvek imaju oksidacioni broj I elementi 2 grupe PSE uvek imaju oksidacioni broj II F uvek ima oksidacioni broj ndashI O obično ima oksidacioni broj ndashII (izuzev u peroksidima i peroksi-jedinjenjima

gde je ndashI) H obično ima oksidacioni broj I (izuzev u hidridima metala gde je ndashI)

3

copy TMF 5

bull zbir oksidacionih brojeva u neutralnoj supstanci jednak je 0 u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju tog jona

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIONI BROJ

H2SO4

I VI ndashIISO4

2ndashVI ndashII

Na2SO3

I IV ndashII

MnO2

IV ndashIIKMnO4

I VII ndashIIMnO4

2ndashVI ndashII

CaCO3

II IV ndashIIKFI ndashI

NO3ndash

V ndashII

copy TMF 6

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIONI BROJ

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

Zn se oksiduje oksidacioni broj se povećava 0 rarr II redukciono sredstvo

0 I II 0

OKSIDACIJA rarr POVEĆANJE OKSIDACIONOG BROJAREDUKCIJA rarr SMANJENJE OKSIDACIONOG BROJA

H se redukuje oksidacioni broj se smanjuje I rarr 0 oksidaciono sredstvo

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)II IV ndashII II ndashII IV ndashII

Oksido-redukcija

Nema promene oksidacionih brojeva nije redoks reakcija

4

copy TMF 7

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

Korišćenjem šeme razmene elektrona rarr univerzalan način Korišćenjem polureakcija oksidacije i redukcije rarr samo za reakcije u vodenom rastvoru

šema razmene elektrona šema razmene elektrona

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)0 I II 0

2

2H+ endashI

H0

Znndash 2endash0

ZnII

1

copy TMF 8

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

VI ndashII ndashI III 0

3Indash ndash endashndashII0

Cr+ 3endashVI

CrIII

1

2

6

2

U jonskom obliku jednačine hemijske reakcije zbir naelektrisanja sa leve i desne strane jednačine mora biti jednak Molekulski oblik se može izvesti iz jonskog

K2Cr2O7 + 6KI + 14HCl rarr 2CrCl3 + 3I2 + 7H2O +8KCl

6 14 2 3 7

5

copy TMF 9

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS Polureakcija redukcije 2H+ + 2endash rarr H2

OS

RS Polureakcija oksidacije Zn rarr Zn2+ + 2endash

RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+)

Zn + 2H+ + 2endash rarr Zn2+ + H2 + 2endash

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

bdquookreće serdquo jer su sve polureakcije date kao redukcije

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

copy TMF 10

Cr2O72ndash(aq) + 6Indash(aq) + 14H+(aq) rarr 2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l)

OS Polureakcija redukcije Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash rarr 2Cr3+ + 7H2O

RS Polureakcija oksidacije 2Indash rarr I2 + 2endash

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+) bdquookreće serdquo

Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash + 6Indash rarr 2Cr3+ + 7H2O + 3I2 + 6endash

3

6

copy TMF 11

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Ćelija u kojoj se odigrava spontana redoks reakcija pri čemu se hemijska energija pretvara u električnu (proizvodi se električna struja)

ili galvanski spreg element ćelija

Sastoji se od dve polućelije (poluelementa) koje su sačinjene od elektroda uronjenih u rastvore odgovarajućih jona Polućelije su povezane spoljašnjim

električnim kolom (kojim se kreću elektroni) i elektrolitičkim ključem (kojim se kreću joni) Dve polureakcije se odvijaju na

površinama dve različite elektrodebull na anodi rarr oksidacijabull na katodi rarr redukcija

Cukatoda

(+)

Znanoda

(ndash)

Cu2+Zn2+

endash endash

Elektrolitičkiključ

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 12

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Elektroni koji nastaju u polureakciji oksidacije na anodi moraju se preneti i utrošiti u polureakciji redukcije na katodi Da bi se redoks reakcija koristila kao izvor električne energije potrebno je da se prenos

elektrona sa anode na katodu odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Da bi se u polućelijama održala električna neutralnost neophodan je elektrolitički ključ cev U-oblika napunjena rastvorom neke soli koja ne učestvuje u reakcijama na elektrodama (KNO3 NaCl) Tokom redoks reakcije pri trošenju proizvedene

električne struje katjoni iz elektrolitičkog ključa prelaze u katodnu polućeliju a anjoni u anodnu polućeliju

K+ Na+ NO3ndash Clndash

7

copy TMF 13

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Spontana reakcija Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s) se koristi kao izvor električne energije u galvanskom spregu gde se prenos elektrona odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo (metalnu žicu provodnik koja povezuje katodu i anodu)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Polureakcija oksidacijeZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeCu2+(aq) + 2endashrarr Cu(s)

Oksidacija i redukcija se odigravaju u razdvojenim prostorima

copy TMF 14

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

posle izvesnog vremena

Cukatoda

Znanoda

Zn|Zn2+||Cu2+|Cu

Način prikazivanja elektrohemijske ćelije

oksidacija na anodi(sa leve strane)

redukcija na katodi(sa desne strane)

elektrolitičkiključ

granicaizmeđu

faza

8

copy TMF 15

bull označiti katodu i anodu napisati reakcije koje se odigravaju na katodi i anodi označiti smer kretanja elektrona označiti smer kretanja jona iz elektrolitičkog ključa endash endash

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Skicirati galvanski element

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Cu|Cu2+||Ag+|Ag

Polureakcija oksidacijeCu(s) rarr Cu2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeAg+(aq) + endash rarr Ag(s)

K+ NO3ndash

Agkatoda

(+)

Cuanoda

(ndash)

Ag+Cu2+

Elektrolitičkiključ

copy TMF 16

ELEKTROMOTORNA SILA

Pogonska sila spontane redoks reakcije u elektrohemijskoj ćeliji se iskazuje preko električnog potencijala (napona) koji vlada u ćeliji rarr elektromotorne sile Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Ne postoji način da se izmeri vrednost pojedinačnog elektrodnog potencijala polureakcije

već se meri elektromotorna sila ukupne redoks reakcije Prema dogovoru svakoj elektrohemijskoj polureakciji dodeljen je standardni elektrodni

potencijal definisan radi uporedivosti na standardnim uslovimabull pө = 101 325 Pa c = 1 mol dmndash3 (t = 25 oC)

Prema dogovoru standardnoj vodoničnoj elektrodi (SHE ili SVE) pripisana je vrednost

Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 3: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

3

copy TMF 5

bull zbir oksidacionih brojeva u neutralnoj supstanci jednak je 0 u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju tog jona

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIONI BROJ

H2SO4

I VI ndashIISO4

2ndashVI ndashII

Na2SO3

I IV ndashII

MnO2

IV ndashIIKMnO4

I VII ndashIIMnO4

2ndashVI ndashII

CaCO3

II IV ndashIIKFI ndashI

NO3ndash

V ndashII

copy TMF 6

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OKSIDACIONI BROJ

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

Zn se oksiduje oksidacioni broj se povećava 0 rarr II redukciono sredstvo

0 I II 0

OKSIDACIJA rarr POVEĆANJE OKSIDACIONOG BROJAREDUKCIJA rarr SMANJENJE OKSIDACIONOG BROJA

H se redukuje oksidacioni broj se smanjuje I rarr 0 oksidaciono sredstvo

CaCO3(s) rarr CaO(s) + CO2(g)II IV ndashII II ndashII IV ndashII

Oksido-redukcija

Nema promene oksidacionih brojeva nije redoks reakcija

4

copy TMF 7

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

Korišćenjem šeme razmene elektrona rarr univerzalan način Korišćenjem polureakcija oksidacije i redukcije rarr samo za reakcije u vodenom rastvoru

šema razmene elektrona šema razmene elektrona

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)0 I II 0

2

2H+ endashI

H0

Znndash 2endash0

ZnII

1

copy TMF 8

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

VI ndashII ndashI III 0

3Indash ndash endashndashII0

Cr+ 3endashVI

CrIII

1

2

6

2

U jonskom obliku jednačine hemijske reakcije zbir naelektrisanja sa leve i desne strane jednačine mora biti jednak Molekulski oblik se može izvesti iz jonskog

K2Cr2O7 + 6KI + 14HCl rarr 2CrCl3 + 3I2 + 7H2O +8KCl

6 14 2 3 7

5

copy TMF 9

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS Polureakcija redukcije 2H+ + 2endash rarr H2

OS

RS Polureakcija oksidacije Zn rarr Zn2+ + 2endash

RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+)

Zn + 2H+ + 2endash rarr Zn2+ + H2 + 2endash

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

bdquookreće serdquo jer su sve polureakcije date kao redukcije

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

copy TMF 10

Cr2O72ndash(aq) + 6Indash(aq) + 14H+(aq) rarr 2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l)

OS Polureakcija redukcije Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash rarr 2Cr3+ + 7H2O

RS Polureakcija oksidacije 2Indash rarr I2 + 2endash

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+) bdquookreće serdquo

Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash + 6Indash rarr 2Cr3+ + 7H2O + 3I2 + 6endash

3

6

copy TMF 11

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Ćelija u kojoj se odigrava spontana redoks reakcija pri čemu se hemijska energija pretvara u električnu (proizvodi se električna struja)

ili galvanski spreg element ćelija

Sastoji se od dve polućelije (poluelementa) koje su sačinjene od elektroda uronjenih u rastvore odgovarajućih jona Polućelije su povezane spoljašnjim

električnim kolom (kojim se kreću elektroni) i elektrolitičkim ključem (kojim se kreću joni) Dve polureakcije se odvijaju na

površinama dve različite elektrodebull na anodi rarr oksidacijabull na katodi rarr redukcija

Cukatoda

(+)

Znanoda

(ndash)

Cu2+Zn2+

endash endash

Elektrolitičkiključ

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 12

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Elektroni koji nastaju u polureakciji oksidacije na anodi moraju se preneti i utrošiti u polureakciji redukcije na katodi Da bi se redoks reakcija koristila kao izvor električne energije potrebno je da se prenos

elektrona sa anode na katodu odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Da bi se u polućelijama održala električna neutralnost neophodan je elektrolitički ključ cev U-oblika napunjena rastvorom neke soli koja ne učestvuje u reakcijama na elektrodama (KNO3 NaCl) Tokom redoks reakcije pri trošenju proizvedene

električne struje katjoni iz elektrolitičkog ključa prelaze u katodnu polućeliju a anjoni u anodnu polućeliju

K+ Na+ NO3ndash Clndash

7

copy TMF 13

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Spontana reakcija Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s) se koristi kao izvor električne energije u galvanskom spregu gde se prenos elektrona odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo (metalnu žicu provodnik koja povezuje katodu i anodu)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Polureakcija oksidacijeZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeCu2+(aq) + 2endashrarr Cu(s)

Oksidacija i redukcija se odigravaju u razdvojenim prostorima

copy TMF 14

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

posle izvesnog vremena

Cukatoda

Znanoda

Zn|Zn2+||Cu2+|Cu

Način prikazivanja elektrohemijske ćelije

oksidacija na anodi(sa leve strane)

redukcija na katodi(sa desne strane)

elektrolitičkiključ

granicaizmeđu

faza

8

copy TMF 15

bull označiti katodu i anodu napisati reakcije koje se odigravaju na katodi i anodi označiti smer kretanja elektrona označiti smer kretanja jona iz elektrolitičkog ključa endash endash

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Skicirati galvanski element

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Cu|Cu2+||Ag+|Ag

Polureakcija oksidacijeCu(s) rarr Cu2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeAg+(aq) + endash rarr Ag(s)

K+ NO3ndash

Agkatoda

(+)

Cuanoda

(ndash)

Ag+Cu2+

Elektrolitičkiključ

copy TMF 16

ELEKTROMOTORNA SILA

Pogonska sila spontane redoks reakcije u elektrohemijskoj ćeliji se iskazuje preko električnog potencijala (napona) koji vlada u ćeliji rarr elektromotorne sile Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Ne postoji način da se izmeri vrednost pojedinačnog elektrodnog potencijala polureakcije

već se meri elektromotorna sila ukupne redoks reakcije Prema dogovoru svakoj elektrohemijskoj polureakciji dodeljen je standardni elektrodni

potencijal definisan radi uporedivosti na standardnim uslovimabull pө = 101 325 Pa c = 1 mol dmndash3 (t = 25 oC)

Prema dogovoru standardnoj vodoničnoj elektrodi (SHE ili SVE) pripisana je vrednost

Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 4: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

4

copy TMF 7

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

Korišćenjem šeme razmene elektrona rarr univerzalan način Korišćenjem polureakcija oksidacije i redukcije rarr samo za reakcije u vodenom rastvoru

šema razmene elektrona šema razmene elektrona

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)0 I II 0

2

2H+ endashI

H0

Znndash 2endash0

ZnII

1

copy TMF 8

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

VI ndashII ndashI III 0

3Indash ndash endashndashII0

Cr+ 3endashVI

CrIII

1

2

6

2

U jonskom obliku jednačine hemijske reakcije zbir naelektrisanja sa leve i desne strane jednačine mora biti jednak Molekulski oblik se može izvesti iz jonskog

K2Cr2O7 + 6KI + 14HCl rarr 2CrCl3 + 3I2 + 7H2O +8KCl

6 14 2 3 7

5

copy TMF 9

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS Polureakcija redukcije 2H+ + 2endash rarr H2

OS

RS Polureakcija oksidacije Zn rarr Zn2+ + 2endash

RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+)

Zn + 2H+ + 2endash rarr Zn2+ + H2 + 2endash

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

bdquookreće serdquo jer su sve polureakcije date kao redukcije

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

copy TMF 10

Cr2O72ndash(aq) + 6Indash(aq) + 14H+(aq) rarr 2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l)

OS Polureakcija redukcije Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash rarr 2Cr3+ + 7H2O

RS Polureakcija oksidacije 2Indash rarr I2 + 2endash

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+) bdquookreće serdquo

Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash + 6Indash rarr 2Cr3+ + 7H2O + 3I2 + 6endash

3

6

copy TMF 11

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Ćelija u kojoj se odigrava spontana redoks reakcija pri čemu se hemijska energija pretvara u električnu (proizvodi se električna struja)

ili galvanski spreg element ćelija

Sastoji se od dve polućelije (poluelementa) koje su sačinjene od elektroda uronjenih u rastvore odgovarajućih jona Polućelije su povezane spoljašnjim

električnim kolom (kojim se kreću elektroni) i elektrolitičkim ključem (kojim se kreću joni) Dve polureakcije se odvijaju na

površinama dve različite elektrodebull na anodi rarr oksidacijabull na katodi rarr redukcija

Cukatoda

(+)

Znanoda

(ndash)

Cu2+Zn2+

endash endash

Elektrolitičkiključ

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 12

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Elektroni koji nastaju u polureakciji oksidacije na anodi moraju se preneti i utrošiti u polureakciji redukcije na katodi Da bi se redoks reakcija koristila kao izvor električne energije potrebno je da se prenos

elektrona sa anode na katodu odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Da bi se u polućelijama održala električna neutralnost neophodan je elektrolitički ključ cev U-oblika napunjena rastvorom neke soli koja ne učestvuje u reakcijama na elektrodama (KNO3 NaCl) Tokom redoks reakcije pri trošenju proizvedene

električne struje katjoni iz elektrolitičkog ključa prelaze u katodnu polućeliju a anjoni u anodnu polućeliju

K+ Na+ NO3ndash Clndash

7

copy TMF 13

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Spontana reakcija Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s) se koristi kao izvor električne energije u galvanskom spregu gde se prenos elektrona odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo (metalnu žicu provodnik koja povezuje katodu i anodu)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Polureakcija oksidacijeZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeCu2+(aq) + 2endashrarr Cu(s)

Oksidacija i redukcija se odigravaju u razdvojenim prostorima

copy TMF 14

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

posle izvesnog vremena

Cukatoda

Znanoda

Zn|Zn2+||Cu2+|Cu

Način prikazivanja elektrohemijske ćelije

oksidacija na anodi(sa leve strane)

redukcija na katodi(sa desne strane)

elektrolitičkiključ

granicaizmeđu

faza

8

copy TMF 15

bull označiti katodu i anodu napisati reakcije koje se odigravaju na katodi i anodi označiti smer kretanja elektrona označiti smer kretanja jona iz elektrolitičkog ključa endash endash

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Skicirati galvanski element

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Cu|Cu2+||Ag+|Ag

Polureakcija oksidacijeCu(s) rarr Cu2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeAg+(aq) + endash rarr Ag(s)

K+ NO3ndash

Agkatoda

(+)

Cuanoda

(ndash)

Ag+Cu2+

Elektrolitičkiključ

copy TMF 16

ELEKTROMOTORNA SILA

Pogonska sila spontane redoks reakcije u elektrohemijskoj ćeliji se iskazuje preko električnog potencijala (napona) koji vlada u ćeliji rarr elektromotorne sile Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Ne postoji način da se izmeri vrednost pojedinačnog elektrodnog potencijala polureakcije

već se meri elektromotorna sila ukupne redoks reakcije Prema dogovoru svakoj elektrohemijskoj polureakciji dodeljen je standardni elektrodni

potencijal definisan radi uporedivosti na standardnim uslovimabull pө = 101 325 Pa c = 1 mol dmndash3 (t = 25 oC)

Prema dogovoru standardnoj vodoničnoj elektrodi (SHE ili SVE) pripisana je vrednost

Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 5: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

5

copy TMF 9

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS Polureakcija redukcije 2H+ + 2endash rarr H2

OS

RS Polureakcija oksidacije Zn rarr Zn2+ + 2endash

RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+)

Zn + 2H+ + 2endash rarr Zn2+ + H2 + 2endash

Zn(s) + H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

bdquookreće serdquo jer su sve polureakcije date kao redukcije

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

copy TMF 10

Cr2O72ndash(aq) + 6Indash(aq) + 14H+(aq) rarr 2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l)

OS Polureakcija redukcije Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash rarr 2Cr3+ + 7H2O

RS Polureakcija oksidacije 2Indash rarr I2 + 2endash

Cr2O72ndash + I + H+ rarr Cr3+ + I2 + H2O

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

ODREĐIVANJE KOEFICIJENATA

polureakcije polureakcije

OS RS

bull Tablica elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

(+) bdquookreće serdquo

Cr2O72ndash + 14H+ + 6endash + 6Indash rarr 2Cr3+ + 7H2O + 3I2 + 6endash

3

6

copy TMF 11

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Ćelija u kojoj se odigrava spontana redoks reakcija pri čemu se hemijska energija pretvara u električnu (proizvodi se električna struja)

ili galvanski spreg element ćelija

Sastoji se od dve polućelije (poluelementa) koje su sačinjene od elektroda uronjenih u rastvore odgovarajućih jona Polućelije su povezane spoljašnjim

električnim kolom (kojim se kreću elektroni) i elektrolitičkim ključem (kojim se kreću joni) Dve polureakcije se odvijaju na

površinama dve različite elektrodebull na anodi rarr oksidacijabull na katodi rarr redukcija

Cukatoda

(+)

Znanoda

(ndash)

Cu2+Zn2+

endash endash

Elektrolitičkiključ

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 12

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Elektroni koji nastaju u polureakciji oksidacije na anodi moraju se preneti i utrošiti u polureakciji redukcije na katodi Da bi se redoks reakcija koristila kao izvor električne energije potrebno je da se prenos

elektrona sa anode na katodu odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Da bi se u polućelijama održala električna neutralnost neophodan je elektrolitički ključ cev U-oblika napunjena rastvorom neke soli koja ne učestvuje u reakcijama na elektrodama (KNO3 NaCl) Tokom redoks reakcije pri trošenju proizvedene

električne struje katjoni iz elektrolitičkog ključa prelaze u katodnu polućeliju a anjoni u anodnu polućeliju

K+ Na+ NO3ndash Clndash

7

copy TMF 13

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Spontana reakcija Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s) se koristi kao izvor električne energije u galvanskom spregu gde se prenos elektrona odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo (metalnu žicu provodnik koja povezuje katodu i anodu)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Polureakcija oksidacijeZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeCu2+(aq) + 2endashrarr Cu(s)

Oksidacija i redukcija se odigravaju u razdvojenim prostorima

copy TMF 14

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

posle izvesnog vremena

Cukatoda

Znanoda

Zn|Zn2+||Cu2+|Cu

Način prikazivanja elektrohemijske ćelije

oksidacija na anodi(sa leve strane)

redukcija na katodi(sa desne strane)

elektrolitičkiključ

granicaizmeđu

faza

8

copy TMF 15

bull označiti katodu i anodu napisati reakcije koje se odigravaju na katodi i anodi označiti smer kretanja elektrona označiti smer kretanja jona iz elektrolitičkog ključa endash endash

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Skicirati galvanski element

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Cu|Cu2+||Ag+|Ag

Polureakcija oksidacijeCu(s) rarr Cu2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeAg+(aq) + endash rarr Ag(s)

K+ NO3ndash

Agkatoda

(+)

Cuanoda

(ndash)

Ag+Cu2+

Elektrolitičkiključ

copy TMF 16

ELEKTROMOTORNA SILA

Pogonska sila spontane redoks reakcije u elektrohemijskoj ćeliji se iskazuje preko električnog potencijala (napona) koji vlada u ćeliji rarr elektromotorne sile Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Ne postoji način da se izmeri vrednost pojedinačnog elektrodnog potencijala polureakcije

već se meri elektromotorna sila ukupne redoks reakcije Prema dogovoru svakoj elektrohemijskoj polureakciji dodeljen je standardni elektrodni

potencijal definisan radi uporedivosti na standardnim uslovimabull pө = 101 325 Pa c = 1 mol dmndash3 (t = 25 oC)

Prema dogovoru standardnoj vodoničnoj elektrodi (SHE ili SVE) pripisana je vrednost

Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 6: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

6

copy TMF 11

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Ćelija u kojoj se odigrava spontana redoks reakcija pri čemu se hemijska energija pretvara u električnu (proizvodi se električna struja)

ili galvanski spreg element ćelija

Sastoji se od dve polućelije (poluelementa) koje su sačinjene od elektroda uronjenih u rastvore odgovarajućih jona Polućelije su povezane spoljašnjim

električnim kolom (kojim se kreću elektroni) i elektrolitičkim ključem (kojim se kreću joni) Dve polureakcije se odvijaju na

površinama dve različite elektrodebull na anodi rarr oksidacijabull na katodi rarr redukcija

Cukatoda

(+)

Znanoda

(ndash)

Cu2+Zn2+

endash endash

Elektrolitičkiključ

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 12

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Elektroni koji nastaju u polureakciji oksidacije na anodi moraju se preneti i utrošiti u polureakciji redukcije na katodi Da bi se redoks reakcija koristila kao izvor električne energije potrebno je da se prenos

elektrona sa anode na katodu odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Da bi se u polućelijama održala električna neutralnost neophodan je elektrolitički ključ cev U-oblika napunjena rastvorom neke soli koja ne učestvuje u reakcijama na elektrodama (KNO3 NaCl) Tokom redoks reakcije pri trošenju proizvedene

električne struje katjoni iz elektrolitičkog ključa prelaze u katodnu polućeliju a anjoni u anodnu polućeliju

K+ Na+ NO3ndash Clndash

7

copy TMF 13

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Spontana reakcija Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s) se koristi kao izvor električne energije u galvanskom spregu gde se prenos elektrona odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo (metalnu žicu provodnik koja povezuje katodu i anodu)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Polureakcija oksidacijeZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeCu2+(aq) + 2endashrarr Cu(s)

Oksidacija i redukcija se odigravaju u razdvojenim prostorima

copy TMF 14

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

posle izvesnog vremena

Cukatoda

Znanoda

Zn|Zn2+||Cu2+|Cu

Način prikazivanja elektrohemijske ćelije

oksidacija na anodi(sa leve strane)

redukcija na katodi(sa desne strane)

elektrolitičkiključ

granicaizmeđu

faza

8

copy TMF 15

bull označiti katodu i anodu napisati reakcije koje se odigravaju na katodi i anodi označiti smer kretanja elektrona označiti smer kretanja jona iz elektrolitičkog ključa endash endash

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Skicirati galvanski element

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Cu|Cu2+||Ag+|Ag

Polureakcija oksidacijeCu(s) rarr Cu2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeAg+(aq) + endash rarr Ag(s)

K+ NO3ndash

Agkatoda

(+)

Cuanoda

(ndash)

Ag+Cu2+

Elektrolitičkiključ

copy TMF 16

ELEKTROMOTORNA SILA

Pogonska sila spontane redoks reakcije u elektrohemijskoj ćeliji se iskazuje preko električnog potencijala (napona) koji vlada u ćeliji rarr elektromotorne sile Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Ne postoji način da se izmeri vrednost pojedinačnog elektrodnog potencijala polureakcije

već se meri elektromotorna sila ukupne redoks reakcije Prema dogovoru svakoj elektrohemijskoj polureakciji dodeljen je standardni elektrodni

potencijal definisan radi uporedivosti na standardnim uslovimabull pө = 101 325 Pa c = 1 mol dmndash3 (t = 25 oC)

Prema dogovoru standardnoj vodoničnoj elektrodi (SHE ili SVE) pripisana je vrednost

Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 7: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

7

copy TMF 13

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Spontana reakcija Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s) se koristi kao izvor električne energije u galvanskom spregu gde se prenos elektrona odigrava indirektno kroz spoljašnje električno kolo (metalnu žicu provodnik koja povezuje katodu i anodu)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Polureakcija oksidacijeZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeCu2+(aq) + 2endashrarr Cu(s)

Oksidacija i redukcija se odigravaju u razdvojenim prostorima

copy TMF 14

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

posle izvesnog vremena

Cukatoda

Znanoda

Zn|Zn2+||Cu2+|Cu

Način prikazivanja elektrohemijske ćelije

oksidacija na anodi(sa leve strane)

redukcija na katodi(sa desne strane)

elektrolitičkiključ

granicaizmeđu

faza

8

copy TMF 15

bull označiti katodu i anodu napisati reakcije koje se odigravaju na katodi i anodi označiti smer kretanja elektrona označiti smer kretanja jona iz elektrolitičkog ključa endash endash

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Skicirati galvanski element

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Cu|Cu2+||Ag+|Ag

Polureakcija oksidacijeCu(s) rarr Cu2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeAg+(aq) + endash rarr Ag(s)

K+ NO3ndash

Agkatoda

(+)

Cuanoda

(ndash)

Ag+Cu2+

Elektrolitičkiključ

copy TMF 16

ELEKTROMOTORNA SILA

Pogonska sila spontane redoks reakcije u elektrohemijskoj ćeliji se iskazuje preko električnog potencijala (napona) koji vlada u ćeliji rarr elektromotorne sile Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Ne postoji način da se izmeri vrednost pojedinačnog elektrodnog potencijala polureakcije

već se meri elektromotorna sila ukupne redoks reakcije Prema dogovoru svakoj elektrohemijskoj polureakciji dodeljen je standardni elektrodni

potencijal definisan radi uporedivosti na standardnim uslovimabull pө = 101 325 Pa c = 1 mol dmndash3 (t = 25 oC)

Prema dogovoru standardnoj vodoničnoj elektrodi (SHE ili SVE) pripisana je vrednost

Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 8: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

8

copy TMF 15

bull označiti katodu i anodu napisati reakcije koje se odigravaju na katodi i anodi označiti smer kretanja elektrona označiti smer kretanja jona iz elektrolitičkog ključa endash endash

ELEKTROHEMIJSKA ĆELIJA

Skicirati galvanski element

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Cu|Cu2+||Ag+|Ag

Polureakcija oksidacijeCu(s) rarr Cu2+(aq) + 2endash

Polureakcija redukcijeAg+(aq) + endash rarr Ag(s)

K+ NO3ndash

Agkatoda

(+)

Cuanoda

(ndash)

Ag+Cu2+

Elektrolitičkiključ

copy TMF 16

ELEKTROMOTORNA SILA

Pogonska sila spontane redoks reakcije u elektrohemijskoj ćeliji se iskazuje preko električnog potencijala (napona) koji vlada u ćeliji rarr elektromotorne sile Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Ne postoji način da se izmeri vrednost pojedinačnog elektrodnog potencijala polureakcije

već se meri elektromotorna sila ukupne redoks reakcije Prema dogovoru svakoj elektrohemijskoj polureakciji dodeljen je standardni elektrodni

potencijal definisan radi uporedivosti na standardnim uslovimabull pө = 101 325 Pa c = 1 mol dmndash3 (t = 25 oC)

Prema dogovoru standardnoj vodoničnoj elektrodi (SHE ili SVE) pripisana je vrednost

Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 9: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

9

copy TMF 17

STANDARDNA VODONIČNA ELEKTRODA

Merenjem standardne elektromotornesile (Eө) elektrohemijske ćelije u kojojje jedna od elektroda SHE dobija sestandardni elektrodni potencijaldruge polućelije tj polureakcije

2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

Inertna Pt elektroda uronjena u rastvor kiseline oko koje se uvodi H2(g) Pri standardnim uslovima

bull p(H2) = pө

bull [H+] = 1 mol dmndash3

prema dogovoru je Eө(SHE) = 00 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

copy TMF 18

Zn(s) + 2H+(aq) rarr Zn2+(aq) + H2(g)

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

Spontana redoks reakcija

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

2endash

Zn|Zn2+||H+|H2|PtANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 10: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

10

copy TMF 19

Eө(sprega)= 076 V

Eө(sprega) = Eө(anoda) = 076 V

Eө(anoda) = Eө(oksidacije) = 076 V

Prema dogovoru standardni elektrodni potencijal se prikazuje kao standardni redukcioni potencijal

Zn2+(aq) + 2endashrarr Zn(s)

Eө(Zn2+Zn) = ndash076 V

Eө(redukcije) = ndash076 V

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Na ovaj način su određene vrednosti standardnih elektrodnih potencijala svih elektrohemijskih reakcija

ANODAZn(s) rarr Zn2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

copy TMF 20

Jon metalaMetal Eө V

Zn2+Zn ndash076

Mg2+Mg ndash237

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

ANODAM(s) rarr M2+(aq) + 2endash

KATODA (SHE)2H+(aq) + 2endashrarr H2(g)Eө(SHE) = 00 V

SHEkatoda

(+)

Manoda

(ndash)

H+M2+

ANODA (SHE)H2(g) rarr 2H+(aq) + 2endash

Eө(SHE) = 00 V

Mkatoda

(+)

SHEanoda

(ndash)

M2+H+

Jon metalaMetal Eө V

Cu2+Cu +034

Ag+Ag +080

KATODAM2+(aq) + 2endash rarr M(s)

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 11: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

11

copy TMF 21

STANDARDNI ELEKTRODNI POTENCIJAL

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Tablica standardnih elektrodnih potencijala elektrohemijskih reakcija (tablica 13 iz Priručnika)

Polureakcija Eө(V)N2(g) + 4H2O + 2endash 2NH2OH + 2OHndash ndash304Li+ + endash Li(s) ndash304Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236Al3+ + 3endash Al(s) ndash168[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash ndash128Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash0762H+ + 2endash H2(g) 00000Cu2+ + 2endash Cu(s) 034Fe3+ + endash Fe2+ 077Ag+ + endash Ag(s) 080Cl2(g) + 2endash 2Clndash 136MnO4

ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O 151F2(g) + 2endash 2Fndash 287

copy TMF 22

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V

Zn2+(aq) + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V

Cu2+(aq) + 2endash Cu(s) Eө = 034 V

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V

K+(aq) + endash K(s) Eө = ndash292 V

Ba2+(aq) + 2endash Ba(s) Eө = ndash292 V

2H+(aq) + 2endash H2(s) Eө = 000 V

Cl2(g) + 2endash 2Clndash(aq) Eө = 136 V

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Vrednosti standardnih elektrodnih potencijala predstavljaju meru oksidacione odnosno redukcione sposobnosti supstance pod standardnim uslovima koriste se za poređenje jačine oksidacionih odnosno redukcionih sredstava

RA

STE

JAČ

INA

OK

SIDA

CIO

NO

G SR

ED

STV

A

RA

STE

JAČ

INA

RE

DU

KC

ION

OG

SR

ED

STV

A

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 12: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

12

copy TMF 23

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Što je vrednost Eө pozitivnija primanje elektrona je lakše rarr jače oksidaciono sredstvo

F2(g) + 2endash 2Fndash(aq) Eө = 287 V F2 je jako oksidaciono sredstvo

Li+(aq) + endash Li(s) Eө = ndash304 V Li+ je slabo oksidaciono sredstvo

(Fndash je slabo redukciono sredstvo)

(Li je jako redukciono sredstvo)

Što je vrednost Eө negativnija primanje elektrona je teže rarr jače redukciono sredstvo

copy TMF 24

MnO4ndash + endash MnO4

2ndash Eө = 056 V

OKSIDACIONA I REDUKCIONA SPOSOBNOST

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

[Zn(OH)4]2ndash + 2endash Zn(s) + 4OHndash Eө = ndash128 V

uticaj pH uticaj pH

bull U kiseloj sredini je izraženija oksidaciona sposobnost

MnO4ndash + 8H+ + 5endash Mn2+ + 4H2O Eө = 151 V kisela sredina

bazna sredina

bull U baznoj sredini je izraženija redukciona sposobnost

Zn2+ + 2endash Zn(s) Eө = ndash076 V kisela sredina

bazna sredina

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 13: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

13

copy TMF 25

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Eө V

Li+ + endash Li(s) ndash304

Na+ + endash Na(s) ndash271

Mg2+ + 2endash Mg(s) ndash236

Al3+ + 3endash Al(s) ndash168

Zn2+ + 2endash Zn(s) ndash076

Fe2+ + 2endash Fe(s) ndash044

2H+ + 2endash H2(g) 0

Cu2+ + 2endash Cu(s) +034

Ag+ + endash Ag(s) +080

Au3+ + 3endash Au(s) +152

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAu

E ө V

H2

0

copy TMF 26

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metalibull reaktivnibull dobra redukciona sredstvabull lako se oksidujubull brzo korodirajubull reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Plemeniti metalibull slabo reaktivnibull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

opada redukciona sposobnost

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 14: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

14

copy TMF 27

Da li srebro može da istisne cink

NAPONSKI NIZ METALA

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Cu(s) + 2AgNO3 rarr 2Ag(s) + Cu(NO3)2

Da li bakar može da redukuje Ag+-jon do srebra (istisne srebro)

DA egrave Cu je jače redukciono sredstvo od srebra

NE egrave Ag je slabije redukciono sredstvo od cinkaCu + 2Ag+ rarr 2Ag + Cu2+

copy TMF 28

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

Elektromotorna sila predstavlja razliku potencijala dve polućelije (tj dve polureakcije) Izračunava se kao razlika standardnih elektrodnih potencijala oksidacionog i redukcionog

sredstva Eө = Eө

OS ndash EөRS

Zn rarr Zn2+ + 2endash

OSRS

Eө(ZnZn2+) = EөRS = ndash076 V

Eө(Cu2+Cu) = EөOS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 034 ndash (ndash076) = 11 V

Zn(s) + Cu2+(aq) rarr Zn2+(aq) + Cu(s)

Cu2+ + 2endash rarr Cu(s)OS

RS

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 15: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

15

copy TMF 29

MnO4ndash + 8H+ + 5endash rarr Mn2+ + 4H2O

Fe2+ rarr Fe3+ + endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

EөRS = 077 V

EөOS = 151 V

Fe2+ + MnO4ndash + H+ rarr Fe3+ + Mn2+ + H2O

OS

RS

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 151 ndash 077 = 074 V

5Fe2+ + MnO4ndash + 8H+ rarr 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

5

Vrednosti Eө reakcije ne zavise od stehiometrijskih koeficijenata niti od broja razmenjenih elektrona

copy TMF 30

Cu(s) rarr Cu2+ + 2endash

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

OSRS

Eө(CuCu2+) = EөRS = 034 V

Eө = EөOS ndash Eө

RS = 000 ndash 034 = ndash034 V

Cu(s) + 2H+(aq) rarr Cu2+(aq) + H2(g)

OS

RS

Eө(SHE) = EөOS = 000 V2H+ + 2endash rarr H2(g)

Bakar ne reaguje sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika ne može da istisne vodonik jer je slabije redukciono sredstvo od vodonika

Eө lt 0 reakcija se ne odigrava pri standardnim uslovima (nije spontana)

lt 0

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama

Page 16: REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Grujić/Opšta hemija II...• zbir oksidacionih brojeva: u neutralnoj supstanci jednak je 0, u višeatomskom jonu jednak je naelektrisanju

16

copy TMF 31

IZRAČUNAVANJE ELEKTROMOTORNE SILE REAKCIJE

REAKCIJE OKSIDO-REDUKCIJE

plemeniti metalineplemeniti metali

LiNaMgAlZnFe CuAgAuH2

E ө V0

Neplemeniti metali Plemeniti metali

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(MgMg2+) == 000 ndash (ndash236) = 236 V gt 0

Koji metali reaguju sa razblaženim kiselinama uz istiskivanje vodonika

bull reaguju sa razblaženim kiselinama(tj sa H+-jonom uz istiskivanje H2)

Eө gt 0 reakcija se odigrava pri standardnim uslovima (spontana je)

Eө = Eө(SHE) ndash Eө(AgAg+) == 000 ndash 080 = ndash080 V lt 0

bull ne reaguju sa razblaženim kiselinama