Redoks dalam tindak balas penyesaran

Halaman ini merangkumi satu standard kandungan Tingkatan 5 daripada Keseimbangan Redoks: redoks dalam tindak balas penyesaran. Anda menemui penyesaran mudah dalam Tingkatan 4; di sini anda mesti menerangkannya sebagai pemindahan elektron, menulis setengah persamaan, menjejak nombor pengoksidaan, malah menyediakan penyesaran supaya kedua-dua setengah itu berlaku dalam bikar berasingan yang dihubungkan wayar.

Penyesaran logam sebagai redoks

Logam yang lebih reaktif menyesarkan logam yang kurang reaktif daripada larutan garamnya. Contohnya, menambah zink ke dalam larutan kuprum(II) sulfat biru memendapkan kuprum perang dan memudarkan warna biru:

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

Membuang ion sulfat penonton memberi persamaan ion Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, dan ini jelas redoks:

• Pengoksidaan: Zn → Zn²⁺ + 2e-, zink kehilangan elektron; nombor pengoksidaannya naik dari 0 ke +2.
• Penurunan: Cu²⁺ + 2e- → Cu, kuprum(II) menerima elektron; nombor pengoksidaannya turun dari +2 ke 0.

Zink ialah agen penurunan (ia dioksidakan); ion kuprum(II) ialah agen pengoksidaan (ia diturunkan). Peraturan untuk diingat ialah logam yang lebih reaktif dioksidakan, ialah yang memberi elektronnya.

Penyesaran halogen sebagai redoks

Halogen yang lebih reaktif menyesarkan halogen yang kurang reaktif daripada larutan halidanya. Kereaktifan halogen menurun ke bawah Kumpulan 17, jadi klorin menyesarkan bromin dan iodin, dan bromin menyesarkan iodin. Contohnya:

Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂

Secara ion, Cl₂ + 2Br⁻ → 2Cl⁻ + Br₂:

• Penurunan: Cl₂ + 2e- → 2Cl⁻, klorin menerima elektron; nombor pengoksidaan turun dari 0 ke -1.
• Pengoksidaan: 2Br⁻ → Br₂ + 2e-, bromida kehilangan elektron; nombor pengoksidaan naik dari -1 ke 0.

Di sini halogen yang lebih reaktif (klorin) diturunkan, ialah yang mengambil elektron. Perhatikan imej cermin dengan logam: logam yang lebih reaktif dioksidakan, tetapi halogen yang lebih reaktif diturunkan. Kedua-dua corak hanya menyatakan bahawa unsur yang lebih reaktif memenangi tarik-tali untuk elektron.

Tindak balas redoks pada jarak jauh

Satu demonstrasi yang berkesan memisahkan pengoksidaan dan penurunan kepada dua bikar yang disambung dengan elektrod karbon dalam setiap satu dan wayar penyambung, dengan larutan dihubungkan oleh kertas turas yang direndam elektrolit (jambatan garam). Letak agen penurunan (contohnya ferum(II) sulfat berasid) di sekeliling satu elektrod dan agen pengoksidaan (contohnya kalium manganat(VII) berasid, atau air klorin/bromin) di sekeliling yang satu lagi. Tiada bahan tindak balas bersentuhan, namun tindak balas tetap berlaku: elektron mengalir melalui wayar dari spesies yang dioksidakan ke spesies yang diturunkan. Perubahan warna di setiap elektrod mengesahkan redoks, dan arah aliran elektron memberitahu anda sisi mana ialah pengoksidaan. Ini menunjukkan tindak balas redoks pada asasnya ialah pemindahan elektron, yang tidak memerlukan kedua-dua bahan tindak balas dicampurkan.

Penyesaran mengesahkan siri kereaktifan

Tindak balas penyesaran bukan sahaja contoh redoks; ia juga bukti eksperimen untuk siri kereaktifan. Jika logam X menyesarkan logam Y daripada larutan garam Y, maka X lebih reaktif daripada Y, kerana X lebih sanggup melepaskan elektron. Dengan menguji beberapa pasangan logam dan garam secara sistematik, anda boleh menyusun logam mengikut kereaktifan menurun. Hujah yang sama terpakai untuk halogen: jika satu halogen menyesarkan satu lagi daripada larutan halidanya, halogen penyesar itu lebih reaktif. Kaitan dua hala ini, penyesaran memberitahu kereaktifan, dan kereaktifan meramalkan penyesaran, sering diuji, jadi pastikan anda boleh menerangkannya dalam kedua-dua arah.

Contoh penyelesaian

Soalan. Paku besi yang bersih diletakkan dalam larutan kuprum(II) sulfat. Pepejal perang menyaluti paku dan larutan biru bertukar hijau pucat. Tulis persamaan ion dan dua setengah persamaan, dan kenal pasti agen pengoksidaan dan agen penurunan, menggunakan nombor pengoksidaan untuk menjustifikasikan jawapan anda.

Langkah 1, tulis persamaan ion. Ferum lebih reaktif daripada kuprum, jadi ferum menyesarkan kuprum: Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu. (Warna hijau pucat ialah ion Fe²⁺; pepejal perang ialah logam kuprum.)

Langkah 2, tulis setengah persamaan.

• Pengoksidaan: Fe → Fe²⁺ + 2e-
• Penurunan: Cu²⁺ + 2e- → Cu

Langkah 3, semak dengan nombor pengoksidaan. Ferum berubah dari 0 ke +2 (peningkatan, jadi pengoksidaan). Kuprum berubah dari +2 ke 0 (penurunan, jadi penurunan/reduction). Peningkatan (2) sama dengan penurunan (2), jadi elektron seimbang.

Langkah 4, namakan agen. Ferum dioksidakan, jadi ferum ialah agen penurunan. Ion kuprum(II) diturunkan, jadi Cu²⁺ ialah agen pengoksidaan.

Jawapan. Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu; ferum dioksidakan (0 ke +2, agen penurunan) dan kuprum(II) diturunkan (+2 ke 0, agen pengoksidaan).

Soalan latihan

Air klorin ditambah kepada larutan kalium bromida tidak berwarna dan campuran bertukar jingga-perang. Terangkan, menggunakan setengah persamaan, mengapa ini tindak balas redoks dan namakan agen pengoksidaan.

Jawapan. Klorin lebih reaktif daripada bromin, jadi ia menyesarkan bromin: Cl₂ + 2Br⁻ → 2Cl⁻ + Br₂ (warna jingga-perang ialah bromin). Penurunan: Cl₂ + 2e- → 2Cl⁻ (klorin menerima elektron, 0 ke -1). Pengoksidaan: 2Br⁻ → Br₂ + 2e- (bromida kehilangan elektron, -1 ke 0). Kedua-dua pengoksidaan dan penurunan berlaku, jadi ia redoks. Klorin diturunkan, jadi klorin ialah agen pengoksidaan (dan bromida ialah agen penurunan).

Petua peperiksaan

Nyatakan perbandingan kereaktifan dahulu (“klorin lebih reaktif daripada bromin, jadi ia menyesarkannya”), kerana satu ayat itu memperoleh markah penaakulan dan memberitahu anda arah tindak balas. Kemudian beri setengah persamaan dengan elektron seimbang dan sokongnya dengan perubahan nombor pengoksidaan. Awasi pembalikan yang tidak boleh anda kelirukan: logam yang lebih reaktif dioksidakan, tetapi halogen yang lebih reaktif diturunkan. Bagi soalan “tindak balas pada jarak jauh”, bersedia untuk menyatakan bahawa elektron bergerak melalui wayar dan menamakan elektrod yang mana tapak pengoksidaan. Perkara ini berulang merentasi Kertas 2 Kimia SPM.

Kedudukan dalam bab

Penyesaran ialah jambatan antara redoks biasa dan elektrokimia yang akan datang. “Tindak balas pada jarak jauh” sebenarnya sel voltan yang menyamar, jadi standard ini menghala terus ke sel dan siri kereaktifan.

• Naik ke hab bab: Keseimbangan Redoks.
• Ke sisi untuk latihan: contoh penyelesaian dan soalan latihan bab.

Dalam pengajaran Kimia SPM 1-ke-1 dalam talian kami, media Inggeris, dari RM50 sejam, kami pastikan anda sentiasa boleh menamakan agen pengoksidaan dan agen penurunan dengan betul dalam penyesaran, kerana pembalikan “logam lebih reaktif dioksidakan / halogen lebih reaktif diturunkan” ialah perangkap kegemaran dalam peperiksaan.