Ďakujem Stále sa nachádzame v tej časti chémie, kde študujeme chemické transformácie. Či už sú to transformácie prvkov na zlúčeniny, alebo naopak. No a v dnešnom videu sa pozrieme na také chemické reakcie, pri ktorých nastáva transformácia vplyvom elektrónov. Ide o nejaký posun elektrónov medzi látkou A a medzi látkou B. No a takéto reakcie sa nazývajú redoxné reakcie. Redoxné reakcie pozostávajú z dvoch čiastkových reakcií. Z oxidácie a z redukcie. O ťal pochádza tento skrátený názov redoxné reakcie. No a ak hovoríme o posune elektrónov, tak hovoríme buď o odovzdávaní, alebo o príjmaní elektrónov. No a ak sa pozrieme na túto schému, látka A elektróny odovzdáva a látka B ich príjma. A my si teraz zadefinujeme oxidáciu a redukciu ako príjmanie alebo odovzdávanie elektrónov. Ak látka A elektróny odovzdáva, elektróny stráca, tak sa oxiduje. A takáto reakcia, čiastková reakcia, sa bude nazývať oxidácia. Ak látka B elektróny príjima, redukuje sa a takáto čiastková reakcia sa bude nazývať redukcia. Oksidácia je teda strata elektrónov a redukcia je teda prírastok elektrónov. Ak si tieto pojmy chcete zapamätať lepšie, pozrite si moje prvé video, kde nájdete nejaké nápady na mnemotechnické pomôcky. V chemickej reakcii rozoznáme prvok, ktorý sa oxiduje tak, že na jednej strane reakčnej schémy bude mať menšie oxidačné číslo a na tej druhej strane, na strane produktov, bude mať oxidačné číslo väčšie. Pretože oxidácia je v podstate aj zvyšovanie oxidačného čísla. Zatiaľ, čo redukcia, redukciu spoznáme tak alebo prvok, atom, ktorý sa redukuje v priebehu redoxnej reakcie, spoznáme podľa toho, že na časti produktov v chemickej rovnici bude mať menšie oxidačné číslo ako v časti reaktantov, pretože pri redukcii sa oxidačné číslo znížuje. No a toto oxidačné číslo nie je nejaká skutočná fyzikálna veličina. V podstate je to pomocné číslo, ktoré zapisujeme rímskymi číslicami a vyjadruje nejaký skutočný náboj atómu v jonovej zlúčenine, alebo Hypotetický náboj átomu, keď ide o kovalenstvú zlúčeninu. No a tieto čísla nám práve dávajú vedieť, že či átom sa redukuje alebo oxiduje v priebehu chemickej reakcie. Pravidla, ktorými si pomáhame na určovanie oxidačných čísel v chemických zlúčeninách, už viete zo základnej školy. Ak by ste si ich náhodou potrebovali všetky prejsť, nájdete ich pod týmto videom. Ako príklad chemickej reakcie si vezmeme reakciu vzniku hrdze. Ide o to, že železo, ktoré je v pevnom skupenstve, reaguje s atmosférickým kyslíkom v plynnom skupenstve. Kyslík je dvojatomová molekula. A vzniká oxid železity. v pevnom skupenstve, ktorý má charakteristickú hrdzavú farbu. Úplne prvým krokom pri určovaní čiastkových reakcií oxidácie a redukcie v rámci jednej komplexnej reakcie je určiť oxidačné čísla všetkých častíc, ktoré v tejto reakcii v chemickej rovnici vystupujú. Železo má oxidačné číslo 0. Prečo? Ide o neutrálny átom. Takisto kyslík ide o neutrálnu molekulu. Oxidačné číslo je 0. Kyslík v oxidoch má ale oxidačné číslo minus 2. To je pravidlo. Oxidačné číslo kyslíka je stále minus 2, okrem peroxidov, kde je to minus 1. A... Železo má oxidačné číslo plus. 3 v oxíde železitom. To počujeme už len z názvu, lebo koncovka ity znamená oxidačné číslo 3, ale vieme si to aj dopočítať. Prečo? Prvé pravidlo pre určovanie oxidačných čísel z dne, že súčet oxidačných čísel v neutrálnej zlúčenine je rovný 0. A ak má kyslík oxidačné číslo minus 2, a máme tam 3 týk kyslíky, vyrovná sa to minus 6. A keďže máme dve železa, potrebujeme to vynásobiť trojkou, aby sme dostali číslo plus 6. Plus 6 minus 6 rovná sa 0. No a v neposlednom rade môžeme pri takýchto binárnych zlučeninách použiť aj kryžové pravidlo, kde dvojka sa dostane do horného pravého rohu a trojka sa dostane do horného ľavého rohu. Na to, aby sme zistili, ktorá z častíc železo alebo kyslík sa redukuje alebo oxiduje, Potrebujeme zistiť, pri ktorej oxidačné číslo narastá a naopak pri ktorej sa oxidačné číslo znižuje. Napíšeme si čiastkové reakcie, oxidácie a redukcie. Začneme transformáciou železa. Železo v oxidačnom stave 0 sa transformuje na železo v oxidačnom stave plus 3. Ak sa mi oxidačný stav zvyšuje, znamená to, že musí ísť o oxidáciu. A vieme, že oxidácia je strata elektrónov. No a túto oxidáciu, stratu elektrónov zapíšem s názorným záporným znamienkom. A ak je to z 0 na 3, potom viem, že ide práve o presun troch elektrónov. To znamená, že železo strátilo tri elektróny. ochotne sa vzdalo svojich elektrónov alebo proste ich stratilo a nadobudlo oxidačný stav plus 3. Takže takáto čiastková reakcia bude oxidácia. No a keďže oxidácia a redukcia sa nikdy nediejú osobitne, ale v rámci jednej reakcie nájdeme obidve, tak musíme teraz hľadať čiastkovú reakciu redukcie. No a máme kyslík. v oxidačnom stave 0, ktorý sa transformuje na kyslých v oxidačnom stave Vidíme, že oxidačné číslo sa nám znižuje. Ak sa znižuje, musí tam dôjsť k prírastku elektrónov, ktoré sú záporné a konkrétne ide o dva elektróny. No a takáto reakcia čiastková sa nazýva redukcia. Chemická rovnica, ktorú som si napísala, nie je kompletná, pretože nie je vyrovnaná. Nie je rovnaký počet atomov na jednej aj druhej strane tejto rovnice. No a ak platí zákon zachovania hmotnosti v chemických rovniciach, zákon zachovania atomov na strane produktov a reaktantov, platí aj zákon zachovania počtu elektrónov. A elektróny, ktoré atomy príjmajú, sa musia rovnať počtu elektrónov. ktoré atómy logicky museli stratiť. Pri redoxných reakciách preto vyrovnávame najskôr čiastkové reakcie, aby nám sedel počet stratených a počet nadobudnutých elektrónov. Strata troch elektrónov a pribytok dvoch elektrónov nie je rovnaký počet elektrónov a preto musím hľadať spoločný násobok, aby som dostala rovnaký počet elektrónov. Spoločným násobkom trojky a dvojky je šestka, keďže by sme mohli teoreticky vynásobiť prvú čiastkovú reakciu dvojkou a druhú čiastkovú reakciu trojkou a dostanem šest elektrónov, ktoré boli stratené a šest elektrónov, ktoré boli získane. Avšak... Musím upozorniť na jednu vec a to je tá, že na tejto strane, na strane reaktantov, máme už dva kyslíky. To znamená, že to celé budeme musieť znásobiť. A preto hľadáme ešte dvojnásobný násobok, šestky a to bude číslo 12. Takže prvú čiastkovú reakciu si vynásobíme číslom 4, dostaneme 12 elektrónov a druhú čiastkovú reakciu si vynásobíme až číslom 6. A dostaneme 4 železa s oxidačným číslom 0, ktoré dokopy stratia až 12 elektrónov, aby sa z nich stali 4 železa s oxidačným číslom 3. No a rovnako budem postupovať aj pri čiastkovej reakcii redukcie. A budem mať až 6 kyslíkov v oxidačnom stave 0. ktoré nadobudnú až 12 elektrónov, aby sa z nich stali 6 kyslíkov v oxidačnom stave minus 2. No a tieto vyrovnané čiastkové reakcie teraz môžem spoločne zapísať do mojej... celkovej chemickej rovnice. Musím brať ale ohľad na počet atómov v molekulách a v zlučeninách, ktoré sú pevne dané. Preto, ak mám 4 železa a železo je samostatný atom, môžem napísať stechiometrický koeficient 4 pred železo. A mám tu ale už 2 kyslíky v tejto molekule a dokopy mám mať na strane reaktantov kyslíkov 6. Preto tu napíšem iba 3, lebo 3 x 2 je 6. A to isté budem musieť urobiť aj na strane produktov, kde už mám 2 železa. A mám ich tam mať 4, takže pred túto zlučeninu napíšem dvojku, ktorá zároveň platí aj pre kyslík v oxidačnom stave minus 2. A takýchto kyslíkov máme 2 x 3, 6. V redoxných reakciách sa teda zlučeniny alebo atómy správajú buď ako oxidovadla, alebo ako redukovadla. Oksidovadlo alebo oxidačné činidlo je taká chemická látka, ktorá má oxidačné účinky na svojho reakčného partnera. V periodickej tabulke prvkov nájdeme typické oxidovadla medzi nekovmi. Konec koncov, podľa kyslíka sa aj oxidovadla volajú oxidovadla. Takže typickým oxidovadlom s prvkou je kyslík alebo chlór. chlór a tak ďalej. Všetky tieto prvky ochotne príjmajú elektróny, to znamená, že sami podliehajú redukcii. Chemické zlúčeniny s oxidačnými vlastnostiami spoznáme väčšinou tak, že sa tam nachádza atom s vysokým oxidačným číslom. Medzi také zlúčeniny môže patriť napríklad KMNO4. Mangan v tejto zlúčenine má oxidačné číslo 7, a už nemôžeme ísť veľmi hore, nemôžeme ho už veľmi zvýšiť, toto oxidačné číslo. Jediné, čo môže mangan robiť, je svoje oxidačné číslo znižovať, teda podliehať redukcii a samo oxiduje svojho reakčného partnera. Silné oxidačné vlastnosti majú tiež napríklad aj kyslíkaté kyseliny. Redukovadla alebo redukčné činidla naopak vypôsobujú redukciu svojho reakčného partnera, pričom sami podliehajú oxidácii. Prvky, ktoré patria medzi redukovadlá, nájdeme v pravej časti periodickej tabulky a ide o kovy ako sodík, alebo vápník, hliník. či zinok. Zniekovou môže ako redukčné činidlo vystupovať napríklad uhlík alebo vodík. Zlúčeniny s redukčnými vlastnosťami naopak spoznáme podľa toho, že sa v nich nachádzajú atómy s relatívne nízkym oxidačným číslom, ktoré sa ďalej môže zvyšovať. Ako príklad v takej zlúčeniny si môžeme uviezť amoniák, kde sa nachádza dusík s oxidačným číslom minus 3 A toto číslo je v podstate najnižšie oxidačné číslo, ktoré dusík môže mať. Môže už ísť iba nahor. Medzi ďalšie zlučeniny, ktoré sa používajú ako redukovadla, si môžeme uviezť napríklad oxid uholnáty, ktorý sa používa pri výrobe železa na jeho vyredukovanie zo železnej rúdy. Existujú aj chemické látky, ktoré môžu vystupovať v niektorých reakciách ako oxidovadla a v niektorých ako redukovadla. Takouto látkou môže byť napríklad... Peroxid vodíka V závislosti od svojho reakčného partnera sa správa buď ako oxidovadlo, alebo ako redukovadlo. Pripomeňme si, že kyslík v peroxidoch má oxidačné číslo minus jedna, a teda má možnosť ísť aj dole, aj smerom hore. Oxidačné číslo sa môže aj znižovať, aj zvyšovať. A preto sa peroxid vodíka môže správať aj ako oxidovadlo, aj ako redukovadlo.