Redox

Leerdoelen

Redox

Je kan neerslagreactie en redox reacties uitleggen en opstellen.

Je kan de vorming van zouten en neerslagreacties uitleggen.
Je weet wat Redox reacties zijn en kan uitleggen wat een reductor en oxidator is.
Je kan werken met tabel 48 van BINAS en daarmee halfreacties opstellen en totaalreacties opstellen.

Je kan de vorming van zouten en neerslagreacties uitleggen.

Je kunt formules herkennen van zouten, moleculaire stoffen, zuren en basen:

Zouten: metaal en niet-metaal (soms metaal en samengesteld ion) ZIE PERIODIEK SYSTEEM hieronder

Moleculaire stof: vaak uit niet metalen

Zuren: kan H⁺ afstaan

Basen: kan H⁺ opnemen (vaak OH^–) bv ook zout als NaOH

Je kunt de vorming van eenvoudige zouten uit combinatie van groep 1 en groep 7 en combinatie van groep 2 en groep 7 opschrijven.

groep 1: zie periodiek systeem = eerste rijtje bv Li Na K (eenwaardig positief (worden 1⁺))
groep 2: B Mg Ca (tweewaardig positief (worden 2⁺))
groep 7: F Cl Br I ((eenwaardig negatief (worden 1^–))

Zouten die gevormd kunnen worden: bv natrium met Fluoride: NaF

Of calcium met chloor: Ca(Cl)₂ Dat zijn dan 1 Ca²⁺ met twee (index van chloor is 2) Cl^–

Je begrijpt waarom sommige zouten neerslaan en kan werken met neerslagreacties met behulp van tabel 32 uit BINAS NaSk 1 en NaSk 2 of tabel 45 uit de reguliere BINAS (hiernaast).

In de tabel zie je links de metalen met de waarden (bv Hg ²⁺) Het kwik-ion heeft een lading van 2+. De tabel gaat over de oplosbaarheid in WATER

Boven zie je de niet-metalen, dan wel de samengestelde ionen.

Op de kruising van de twee, bv op Ag⁺ met O^2- , zie je s staan. Dat betekent dat Ag₂O slecht oplost en dus als je er een kristal van in water doet blijft het een kristal.

(Ag = zilver met 1+ lading en O is zuurstof met 2 – ladingen)

Samen moet de lading neutraal zijn: dus heb je tweemaal zoveel Ag⁺ nodig dan O^2- en moet je dus schrijven AgAgO (eerst de metalen dan de niet-metalen) en omdat er dan twee Ag zijn, schrijft je: Ag₂O

O^2- is één O met 2 negatieve ladingen. Omdat het hier een ion is komt het niet als twee-atomig element voor (zoals O₂)

Het is geen O₂. (twee elementen O zonder lading)

Dus

g = goed oplosbaar: een kristal aan water toegevoegd lost op in de aparte ionen
s = slecht oplosbaar: een kristal aan water toegevoegd blijft kristal
m = matig oplosbaar: een kristal aan water toegevoegd blijft gedeeltelijk kristal en de rest lost wel op.

– = kan niet / of ondergaat een reactie met water

Je weet wat Redox reacties zijn en kan uitleggen wat een reductor en oxidator is

Je begrijpt wat Redoxreacties zijn
Je weet wat een reductor is
Je weet wat een oxidator is
Je begrijpt het verschil tussen sterke en zwakke reductoren en oxidatoren.

Redox-reacties zijn reacties tussen stoffen waarbij elektronen worden overgedragen. Dit kan tussen een oxidator: deze neem elektronen op. En een reductor: deze staat elektronen af. Vandaar de term Redox.

Nu zijn er heel veel stoffen, bv zouten, die met elkaar kunnen reageren. Er is daarbij een competitie: de één staat gemakkelijker zijn elektronen af dan de andere: De één neemt ze liever op dan de andere.

Zo herken je een Redoxreactie :

als er ladingen veranderen
als er elementen worden gevormd of als deze verdwijnen

Stel je hebt een stof die de elektronen heel gemakkelijk afstaat (het is een goede reductor). Als hij ze heeft afgestaan, dan kan hij ze ook weer opnemen (hij is ook oxidator (ws wel een hele slechte)). Dat kan wel, maar alleen als hij een stof tegenkomt die de elektronen nog makkelijker afstaat. Een goede oxidator is dus als hij de elektronen heeft opgenomen een slechte reductor en vice versa)

Zo zijn de onderlinge rangordes van oxidatoren en reductoren in een tabel gezet. Tabel 48 Binas en daar uit de vereenvoudigde tabel hieronder:

Je kan werken met tabel 48 van BINAS en daarmee halfreacties opstellen en totaalreacties opstellen.

Linker rij: de oxidatoren. Dat zijn dus stoffen die een elektron (of meer) kunnen opnemen. Bovenaan bv O_{2 .} O₂ kan dus elektronen opnemen. Ze zijn opgeschreven met de reactie er bij: dus daarom staan er ook elektronen bij. De hele reactie van elektronen opnemen staat aangegeven: O₂ + 4 e- –> 2 O^2-.

Dus als O₂ elektronen heeft opgenomen is het 2 O^2- geworden. O^2- kan eventueel zijn elektronen weer afgeven, als een reductor, echter dat doet hij zeer moeizaam. Kortom de goede oxidator O₂ kan goed elektronen opnemen (is een sterke oxidator) en als hij dat gedaan heeft (wordt O^2-) kan hij ze weer afgeven, maar slecht, hij is een slechte reductor.

Dit geldt voor alle stoffen links naar beneden toe steeds minder goed, immers naar beneden toe worden het steeds slechtere oxidatoren. De onderste in de tabel (Li⁺) is hier de slechtste oxidator. Opnemen van elektronen gaat dus moeilijk, maar stel dat dat toch lukt en hij is Li geworden, dan is het zal hij juist heel gemakkelijk weer elektronen afstaan, een goede reductor dus.

Je begrijpt wat halfreacties zijn
Je kan halreacties uit tabel 48 BINAS opzoeken en in de juiste vorm (richting) zetten
Je kan de totale reactie uit de halfreacties samenstellen

Boven links dus de goede oxidatoren die dus heel graag naar rechts willen reageren en rechts onder de goede reductoren die heel graag naar links willen reageren.

Elke hier aangegeven reactie is een halfreactie. Die hoef je dus net zelf te bedenken alleen moet je weten of iets naar links of naar rechts reageert.

Lengte vd pijl geeft sterkte aan, langere pijl sterke oxidator of reductor. Rood = oxidator, groen = reductor

Wat reageert met wat??

Een goede oxidator met een goede reductor.
Dus links hoger dan rechts, dus volgens de pijl. Het mag ook steiler

Welke halfreacties krijg je dan?

Bv bij de reactie van Cu²⁺met Ca_.

Cu²⁺ is een betere oxidator dan Ca : blauwe pijl schuin naar rechtsbeneden: dus een reactie is mogelijk.

Cu²⁺ reageert naar rechts en Ca naar links. Zie pijlen in tabel hieronder. goede oxidator met een goede reductor.

De halfreacties zijn: Cu²⁺ + 2 e- –> Cu
En de andere VAN RECHTS NAAR LINKS: Ca –> Ca ²⁺ + 2 e-

Wat is de netto totaalreactie?

We hadden: Cu²⁺ + 2 e- –> Cu

Ca –> Ca ²⁺ + 2 e-

Ze reageren met elkaar, dus moeten er evenveel elektronen in beide reacties staan. Zoniet dan mag je dit corrigeren door een of meer reacties met 2 of 3 (etc) te vermenigvuldigen (zie ook opgaven hieronder). Hier hoeft het niet.

Dan optellen: alles wat links van beide pijlen staat en alles wat rechts vd pijlen staat.

Dan krijgen we: Cu²⁺ + 2 e- + Ca –> Cu + Ca ²⁺ + 2 e-

Wegstrepen van elektronen en eventueel andere gelijke deeltjes

Dan krijgen we: Cu²⁺ + 2 e- + Ca –> Cu + Ca ²⁺ + 2 e-

Cu²⁺ + Ca –> Cu + Ca ²⁺

Controleer nu nog of er een neerslag ontstaat. In dit geval niet, dus dit laten we zo.

Stappenplan REDOX:

Wat reageert met wat??

Een goede oxidator met een goede reductor.

Dus links hoger dan rechts, dus volgens de pijl. Het mag ook steiler

Schrijf de halfreacties op

Oxidator v links n rechts, reductor v rechts n links

Tel aantal elektronen, niet gelijk, dan aanpassen

(door gehele halfreactie(s) te vermenigvuldigen)

De netto totaalreactie: door optellen v halfreacties.

alles wat links van beide pijlen staat en alles wat rechts vd pijlen staat.

Wegstrepen

van elektronen en eventueel andere gelijke deeltjes

Controleer nu nog of er een neerslag ontstaat

Deze zouten dan in een goede verhoudingsformule noteren

Voorbeeldopgave:

Opgave: Jan gooit een blokje lithium in een zure oplossing en ziet een gas ontstaan. a) Geef de beide halfreacties. b) Geeft de netto totaalreactie. c) wat is het gas dat ontstaat?

Wat reageert eigenlijk? Li is duidelijk, denk ik (ik zeg namelijk niet lithium-ion), Waarmee dan? Ik heb het over een zure oplossing: Zuur, dus een oplossing met H⁺. H+ staat boven Li, pijn schuin naar beneden, rechts, dus reactie kan verlopen.

De eerste halfreactie vd oxidator is: 2 H⁺ + 2 e- –> H₂

De tweede halfreactie vd reductor is (v rechts n links): Li –> Li⁺ + e-

De netto totaalreactie:

We hadden: 2 H⁺ + 2 e- –> H₂

en Li –> Li⁺ + e- (x2)

Boven 2 e- en beneden 1 e-. Dit is te corrigeren door de onderste reactie met 2 te vermenigvuldigen. Je krijgt dan: 2 H⁺ + 2 e- –> H₂

en 2 Li –> 2 Li⁺ + 2 e-

Nu kun je optellen: 2 H⁺ + 2 e- + 2 Li –> H₂ + 2 Li⁺ + 2 e-

Wegstrepen levert de netto totaalreactie: 2 H⁺ + 2 Li –> H₂ + 2 Li⁺

Er ontstaat een gas. Dat is H₂. Ik heb daarom de toestandsaanduidingen nog in de reactievergelijking gezet. 2 H⁺ _(aq) + 2 Li _(s) –> H₂ _(g) + 2 Li⁺ _(aq)

(aq ) = omringt door water, dus opgelost; (s) = solid, dus vast; (g) = gas; (l) = liquid, dus vloeibaar.