Mikä on hapetin?

Hapetus: elektronien häviäminen, Hapetin / hapetin: kemikaali, joka voi hapettaa toisen reagenssin. Pelkistys: elektronien saaminen – ajattele sitä varauksen pienenemisenä! Pelkistävä aine: Kemikaali, joka voi pelkistää toista reagenssia.

Ja hapettumista ei voi koskaan tapahtua ilman pelkistystä , mikä tarkoittaa, jos käytät hapetinta aineen hapettamiseen, kun hapetin puolestaan itse pelkistyy. Se saa hapettuneen aineen elektronit.

Kuvailemme kuinka hyvin aine toimii hapettimena, käytämme pelkistyspotentiaalia mitattuna voltteina! Aine, jolla on suuri positiivinen pelkistyspotentiaali, on helppo pelkistää, mikä puolestaan tarkoittaa sitä, että se on hyvä hapetin. Vastaavasti, jos aineella on suuri negatiivinen pelkistyspotentiaali, se tarkoittaa, että tätä ainetta on vaikea pelkistää. Tämä johtuu siitä, että se on hyvä vähentämään itse muita aineita – se on pelkistävä aine.

Selvittääksemme, onko redoksireaktio spontaani (jos se voi mahdollisesti edetä itsestään), käytämme standardipelkistystä potentiaalit, $ E_0 $ . Tämä koskee pitoisuuksia 1 M ja lämpötilaa 25 celsiusastetta. Voit etsiä näitä oppikirjastasi tai verkosta.

Esimerkki: Onko seuraava reaktio spontaani? $$ \ ce {Cu ^ {2 +} (aq) + 2Ag (s) – > Cu (s) + 2Ag + (aq)} $$

Tämän selvittämiseksi löydämme ensin jokaiselle osallistuvalle lajille tavanomaiset pelkistyspotentiaalit:

$ \ ce {Cu ^ {2 +} (aq) + 2e- – > Cu (s)}, E_0 = + 0,34 V $

$ \ ce {Ag ^ {+} (aq) + e- – > Ag (s)}, E_0 = + 0,80 V $

Tämä kuvaa kuinka paljon he haluavat pelkistyä (GAIN-elektronit). Hopeaioni haluaa sitä eniten! Huomaa kuitenkin, että reaktiossamme pyydämme sitä LOSE-elektroneille (hapettumaan). Siksi: Ei, reaktio ei ole spontaani edellä mainituissa vakio-olosuhteissa. REVERSE-reaktio on kuitenkin spontaani. reaktio, sanomme yksinkertaisesti:

$$ E_0 = (+ 0,34 V) – (+ 0,80 V) = -0,46 V $$

haluamasi aineen pelkistyspotentiaali saada elektroneja (pelkistettyjä), miinus aineen mahdollisuus, jonka haluamme menettää elektroneja (hapettua) .Se, että tulos on negatiivinen, kertoo reaktion etenevän – ja että se itse asiassa etenee VASTASUUNTA.

Huomaa, että näille pelkistyspotentiaalille ei anneta yksikköä Volt ilman syytä! Ne ovat todellisia sähköpotentiaaleja. Voit ajatella sähköpotentiaalia ”elektronipaineina”. Napa, jolla on korkein elektroni paine on (-), koska elektronit ovat negatiivisesti varautuneita, ja toinen on (+) suhteessa siihen.

Muista että hopeaionin pelkistyspotentiaali (halutus ottaa elektroneja) on suurempi kuin kupari-ionin. Hopea haluaa ottaa enemmän elektroneja kuin kupari, mikä tarkoittaa, että elektronit kulkeutuvat kuparista hopeaan. voit yhtä hyvin sanoa, että kupari haluaa päästä eroon elektronistaan enemmän kuin hopea – kuparilla on suurempi elektronipaine.

Entä elektronegatiivisuus ? Elektronegatiivisuus korreloi todellakin jonkin verran pelkistyspotentiaalien kanssa, ainakin yksinkertaisissa reaktioissa, joihin liittyy puhtaita elementtejä. Ja voit nähdä, että Ag: llä on todellakin suurempi elektronegatiivisuus kuin Cu: lla, mikä on järkevää. Elektronegatiivisuus ei ota huomioon eri lajien hapettumistiloja jne., Ja nopeasti on parempi ajatus jättää elektronegatiivisuus pois kuvasta käsiteltäessä redoksireaktioita.

Brianin vastaus on erittäin hyvä ja perusteellinen, mutta on otettava huomioon yksi melko tärkeä empiirinen tosiasia pelkistyspotentiaalien kanssa. Vaikka $ \ ce {E_0} $ -arvojen ero voi kertoa, jos reaktio voi tapahtua, se ei kuitenkaan voi kertoa, esiintyykö reaktio . On muita tekijöitä, kuten reaktionopeus ja aktivointienergia, jotka voivat häiritä sitä, mitä $ \ ce {E_0} $ -arvot osoittavat.

On olemassa kaksi loistavaa CHEM-tutkimusvideota, jotka osoittavat nämä seikat. Ensimmäinen, Bromi: Elementti merestä , osoittaa menettelyn bromidi-ionin hapettamiseksi merivedessä alkuainebromiksi. Noin klo 9.30 he keskustelevat $ \ ce {E_0} $ -arvojen etsimisestä bromin hapettimen löytämiseksi. He kokeilevat ensin happea, mikä osoittaa $ \ ce {E_0} $: n spontaanin reaktion, mutta itse asiassa reaktio ei tapahdu, todennäköisesti koska nopeus on liian hidas. Sitten he kokeilevat klooria, joka toimii bromin hapettamiseksi. Tässä esimerkissä $ \ ce {E_0} $ -arvojen ero on suurempi $ \ ce {Br_2} $ ja $ \ ce {Cl_2} $ välillä kuin $ \ ce {Br_2} $ ja $ \ ce {O_2} $ , joten voit kohtuudella päätellä, että suurempi ero $ \ ce {E_0} $ -arvoissa tarkoittaa nopeampaa reaktiota.

Valitettavasti siinä on enemmän, kuten toinen video osoittaa. CHEM-tutkimusvideo aiheesta typpihappo osoittaa, että typpihappoa – $ \ ce {HNO_3} $ – voidaan käyttää voimakkaana hapettimena typen takia tilassa $ \ ce {+5} $. Noin klo 10.30 he keskustelevat mahdollisista pelkistystuotteista, joita voidaan tuottaa typpihaposta (enimmäkseen typpi-happikaasuista) kuulemalla $ \ ce {E_0} $ -arvoja. Suurin potentiaali on typpikaasulle, $ \ ce {N_2} $. Mutta kun suoritetaan kokeita metallien hapettamiseksi, myrkyllinen typpidioksidi $ \ ce {(NO_2)} $ on tuote, ei $ \ ce {N_2} $, vaikka $ \ ce {NO_2} $: lla on pienempi $ \ ce {E_0} $ arvo. Vastaus on, että pienentäminen arvoon $ \ ce {N_2} $ vaatii suurempaa aktivointienergiaa, ja huoneenlämpötilassa tätä reaktiota enimmäkseen ei tapahdu, mutta pelkistys arvoon $ \ ce {NO_2} $ hallitsee. Tämän mahdollisuuden huomiotta jättäminen voi kirjaimellisesti olla ero elämän $ \ ce {(N_2)} $ ja kuoleman $ \ ce {(NO_2)} $ välillä!

Kuten aina tieteessä, kokeilu on lopullinen tekijä mikä toimii. Teoria, kuten pelkistyspotentiaalit, auttaa määrittämään, mikä voisi toimia, mutta se on vasta prosessin alku.

Kommentit

• Tärkeää 🙂

Mikä tahansa elektroneja vetävä reaktantti on hapetin riippumatta siitä, onko se kaasu tai nestefaasi (myös kiinteä). He kutsuvat tätä yksinkertaisesti siksi, että ne toimivat kuin happi, happi on yleisin hapettava aine maan päällä.