redox

mlavd@BCEC 1

REDOX

Wat is redox ?

Redox-chemie zijn processen waarbij overdracht van elektronen plaats vindt !

Voorbeelden: Accu’s, batterijen, brandstofcellen, etc

mlavd@BCEC 2

REDOX

KI-oplossing en FeCl3-oplossing mengen in bekerglas I2 neerslag !?

KI-oplossing en FeCl3-oplossing in 2 bekerglazen, verbinden via electroden lampje gaat branden stroom !?

mlavd@BCEC 3

REDOX

2 I- I2 (s)+ 2 e-

Fe3+ + e- Fe2+ +

2 Fe3+ + 2 I- 2 Fe2+ + I2 (s)

De elektronen gaan van I- naar Fe3+ waarbij I2 en Fe2+ ontstaan

e-e- e-e-

1*

2*

mlavd@BCEC 4

REDOX2 I- I2 (s)+ 2 e-

Fe3+ + e- Fe2+

2 Fe3+ + 2 I- 2 Fe2+ + I2 (s)

De elektronen gaan van het ene bekerglas met I- door de draad en het lampje naar de het bekerglas met Fe3+.

Hierbij ontstaan ook I2 en Fe2+ en gaat het lampje branden.

e-

e-

e-e- e-

e-

e-

e-

e-

1*

2* +

mlavd@BCEC 5

REDOX

Zn-staaf in

Loodnitraat(aq)

Pb(s)

Zn-staaf in

Koper(II)nitraat(aq)

Cu(s)

Pb-staaf in

Koper(II)nitraat(aq)

Cu(s)

mlavd@BCEC 6

REDOX

Redox reacties zijn reacties met elektronen overdracht

Element ontstaat of verdwijnt

Verbrandingen

Alle reacties met ladingsverandering

mlavd@BCEC 7

REDOX

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-e-

e-

e- stromen van: – pool + pool

mlavd@BCEC 8

REDOXOvereenkomsten redox met zuur-base !!

Zuur-base Redox

Overdracht van H+ Overdracht van e-

Sterkste zuren linksboven in Binas tabel 49

Sterkste oxidatoren linksboven in Binas tabel 48

Sterkste basen rechtsonder in Binas tabel 49

Sterkste reductoren rechtsonder in Binas tabel 48

Zuursterkte: grootste Kz

Basesterkte: grootste Kb

Oxidatorsterkte: hoogste V0

Reductorsterkte: laagste V0

mlavd@BCEC 9

REDOX: opstellen reactievergelijkingen Stap 1: zet in een tabel of de aanwezige deeltjes

reductoren of oxidatoren zijn. Zet meteen ook de V0 erbij in de tabel

Oxidator Reductor

Ox 1 Red 1

Ox 2 Red 2

Stap 2: bepaal de sterkste oxidator (hoogste V0 en sterkste reductor (laagste V0). NB: let ook op H2O

mlavd@BCEC 10

Stap 3: zoek de halfvergelijkingen op in Binas en neem deze over

Stap 4: Maak m.b.v. vermenigvuldigingsfactoren het aantal elektronen bij de halfvergelijkingen van de RED en OX.

Stap 5: Tel de halfvergelijkingen op tot een totaalvergelijking

REDOX: opstellen reactievergelijkingen

mlavd@BCEC 11

Stap 6: bepaal het spanningsverschil van de reactie ΔV = V0 oxidator – V0 reductor

ΔV > 0,3 V aflopende reactie

ΔV < - 0,3 V reactie verloopt niet

- 0,3 V < ΔV < 0,3 V evenwichtsreactie


mlavd@BCEC 12

REDOXOefenen met reacties: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/redox/home.html

mlavd@BCEC 13

Redox: Fe + zoutzuur Bv: mengen van ijzerpoeder met zoutzuur

Stap 1+2:

OX RED

Stap 3 t/m 6

Fe + 2H+ Fe2+ + H2(g)

H+ (0,0 V) Fe (-0,44 V) H2O H2O

R: Fe Fe2+ + 2 e-

O: 2H+ + 2 e- H2(g)

Fe HCl H+ + Cl-

Cl-

ΔV = 0 – (-0,44) = 0,44V aflopend

mlavd@BCEC 14

Stap 3: zoek de halfvergelijkingen op in Binas en neem deze over

Stap 4: Maak m.b.v. vermenigvuldigingsfactoren het aantal elektronen bij de halfvergelijkingen van de RED en OX.

Stap 5: Tel de halfvergelijkingen op tot een totaalvergelijking


mlavd@BCEC 15

Redox: koper + waterstofperoxide-oplossing

Stap 1+2: OX RED

Stap 3 t/m 6:

Cu + H2O2 Cu2+ + 2 OH- (ΔV= 0,6 V)

H2O2 (0,94 V) Cu (0,34 V)

H2O H2O

Red: Cu Cu2+ + 2 e- (0,34 V)

Ox: H2O2 + 2 e- 2 OH- (0,94 V)

H2O2 (0,68 V)

Cu2+ + 2 OH- Cu(OH)2 (zie hfst 2)

mlavd@BCEC 16

Redox: chloorwater + ijzer(II)chloride-oplossing

Stap 1+2: OX RED

Stap 3 t/m 6:

2 Fe2+ + Cl2 2 Fe3+ + 2 Cl- (ΔV= 0,59 V)

Cl2 (1,36 V) Fe2+ (0,77 V)

H2O H2O

Red: Fe2+ Fe3+ + e- (0,77 V)Ox: Cl2 + 2 e- 2 Cl- (1,36 V)

Cl- (1,36 V)Fe2+ (-0,44 V)

2*1*

mlavd@BCEC 17

Redox: invloed van omgeving

Zoals je ooit wel gemerkt zult hebben of nog zult merken is er een grote invloed van de omgeving op bv de corrosiesnelheid van een stuk metaal

- Een stuk metaal roest in zuurstofrijk kraanwater

- Een stuk metaal roest heel erg langzaam in zuurstofarm zuiver water

- Een stuk metaal roest snel in aangezuurd zuurstofrijk kraanwater

mlavd@BCEC 18


- Een stuk metaal roest heel erg langzaam in zuurstofarm zuiver water

OX RED

H2O

H2O –0,83V

ΔV = -0,39 V < 0,3 geen reactie

Fe (-0,44V)

mlavd@BCEC 19


- Een stuk metaal roest snel in zuurstofrijk water

OX RED

O2/H2O (0,82 V) Fe (-0,44V)H2O H2O

ΔV = 1,26V > 0,3V aflopende reactie

O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OH- (*1) 0,82V

Fe Fe2+ + 2 e- (*2) -0,44V

O2 + 2 H2O + 2Fe 2 Fe2+ + 4 OH-

Fe2+ + 2 OH- Fe(OH)2

mlavd@BCEC 20

Redox: invloed van omgeving- Een stuk metaal roest snel in aangezuurd zuurstofrijk kraanwater

Ox Red

O2/H2O,H+ (1,23 V) Fe (-0,44V)

H2OH2O

ΔV = 1,66V > 0,3 aflopende reactie

Red: Fe Fe2+ + 2e- (-0,44 V)

Ox : O2 + 4H+ + 4 e- 2 H2O (1,23 V)

2*

1*

2 Fe + O2 + 4H+ 2 Fe3+ + 2 H2O (ΔV= 1,67 V)

mlavd@BCEC 21


De omgeving heeft uiteraard ook bij andere stoffen invloed op de reactie !!!

Verklaar waarom bij het mengen van ijzerpoeder met kaliumpermanganaat er een mengsel ontstaat van 2 vaste stoffen (waaronder bruinsteen) ontstaat terwijl bij het mengen van ijzerpoeder met een aangezuurd oplossing van kaliumpermanganaat dit niet zal gebeuren maar de oplossing juist helder en kleurloos wordt.

mlavd@BCEC 22


Inventarisatie:ijzerpoeder = Fe

kaliumpermanganaat = KMnO4 = K+ + MnO4-

bruinsteen = MnO2

aangezuurd kaliumpermanganaat = K+ + MnO4- + H+

mlavd@BCEC 23


Stap 1+2:

OX RED

MnO4- Fe

H2O H2O

Stap 1+2: aangezuurd

OX RED

MnO4-/H+ Fe

H2O H2O

mlavd@BCEC 24


Stap 3 t/m 6: niet aangezuurd

Ox : MnO4- + 2 H2O + 3 e- MnO2 + 4 OH-

Red: Fe Fe2+ + 2e-

2 MnO4- + 4 H2O + 3 Fe 3 Fe2+ + 2 MnO2 + 8 OH-

NB vervolgreactie: Fe2+ + 2 OH- Fe(OH)2 (s)

3*

2*

mlavd@BCEC 25


Stap 3 t/m 6: aangezuurd

Ox : MnO4- + 8H+ + 5 e- Mn2+ + 4 H2O 2*

5*Red: Fe Fe2+ + 2e-

2 MnO4- + 16 H+ + 5 Fe 5 Fe2+ + 2 Mn2+ + 4 H2O

mlavd@BCEC 26

Leuk Redox filmpjeThermiet: http://video.google.com/videoplay?docid=-7231843493488769585

Alkali: http://www.youtube.com/watch?v=Ft4E1eCUItI&feature=related

mlavd@BCEC 27

Zelf opstellen reactievergelijkingen

Uiteraard staan niet alle reacties in Binas voor je klaar, je moet ook zelf half- en totaalvergelijkingen op kunnen stellen.

Hoe gaat dat zelf opstellen van half- en totaalvergelijkingen ?

mlavd@BCEC 28

Zelf opstellen reactievergelijkingenStap 1: schrijf de formules van de deeltjes op

Stap 2: kijk welke (ladings)verandering er op treedt tussen de beginstof en eindstof

Stap 4: stel a.h.v. de (ladings)verandering en de bekende beginstof en eindstof een halfvergelijking met het juiste aantal e- op.

Stap 3: kijk welk milieu neutraal/basisch wordt meestal H2O gebruikt als hulpdeeltje; zuur wordt H+ gebruikt als hulpdeeltje

mlavd@BCEC 29

Zelf opstellen reactievergelijkingenGeef de reactievergelijking van de reactie van permanganaat in

zuur milieu waarbij o.a. een Mn(II)ion gevormd wordt

Stap 1: MnO4- + H+ Mn2+

Stap 2/3: er wordt 4*O uit MnO4- gehaald dus worden

er 4 water gemaakt: MnO4- + H+ Mn2+

+ 4 H2O dus zijn er ook 8H+ nodigMnO4

- + 8 H+ Mn2+ + 4 H2O

Stap 4: voor pijl 7+ en na 2+ dus moeten er 5+ weg dus 5e- MnO4

- + 8 H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O

mlavd@BCEC 30

Zelf opstellen reactievergelijkingenGeef de halfreactie van jodaat in zuur milieu waarbij o.a. jood

gevormd wordt

Stap 1: 2 IO3- + H+ I2

Stap 2/3: er wordt 6*O uit IO3- gehaald

2 IO3- + H+ I2 + 6 H2O

dus zijn er ook 12 H+ nodig2 IO3

- + 12 H+ I2 + 6 H2O

Stap 4: voor pijl 10+ en na 0 dus 10+ weg dus 10 e- 2 IO3

- + 12 H+ + 10 e- I2 + 6 H2O

mlavd@BCEC 31

Zelf opstellen reactievergelijkingenGeef de halfreactie van tin in neutraal milieu waarbij o.a.

Tin(IV)oxide gevormd wordt

Stap 1: Sn SnO2

Stap 2/3: er wordt 2*O in Sn ‘gedaan’ Sn + 2 H2O SnO2 + H+

dus zijn er ook 4 H+ nodigSn + 2 H2O SnO2 + 4 H+

Stap 4: voor pijl 0 en na 4+ dus 4+ teveel dus 4 e- nodig Sn + 2 H2O SnO2 + 4 H+ + 4 e-

mlavd@BCEC 32

And now for something completely different(maar ook leuk)

http://video.google.com/videoplay?docid=-8666853249964284510&q=type%3Agpick

http://video.google.com/videoplay?docid=-8014354858921252855

http://video.google.com/videoplay?docid=-6343218882618828140

http://video.google.nl/videoplay?docid=-7525014357509994289&q=brainiac

http://www.youtube.com/watch?v=aA5Wggf7ftI&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=Eb54iaXaqik&feature=related

redox

Documents