Yükseltgenme-İndirgenme (Redoks) Tepkimeleri 10 ek yükseltgeme-indirgeme tepkimesiREDOKS TEPKİMESİ olarak da bilinir, çoğunlukla bir maddeden öbürüne oksijen atomları, hidrojen atomları ya da elektron aktarımı biçiminde gerçekleşen çok çeşitli kimyasal süreçlerin ortak adı. Elektronların kimyasal tepkimelerdeki rolü anlaşılmadan önce, karbonun yanması ya da demirin paslanmasında olduğu gibi, bir elementin oksijenle birleştiği tepkimeler yükseltgeme; bakır oksitin hidrojenle indirgenmesinde olduğu gibi bir elementin oksijen kaybettiği tepkimeler ise indirgeme olarak adlandırılırdı. Bugün çoğu yükseltgeme-indirgeme tepkimelerinde oksijen atomları, hidrojen atomları ya da elektronların aktarıldığı anlaşılmıştır. Bu tepkimelerin her ikisi bir arada gerçekleşir; yani yükseltgeme tepkimesi yürürken aynı anda indirgeme tepkimesi de yürür. Örneğin tepkimesinde, hidrazin hidrojen kaybederek azot gazına yükseltgenirken, oksijen hidrojen kazanarak indirgenir ve su oluşturur. Birçok madde sulu çözeltilerinde iyonlaşır. Örneğin nikel klorür, tepkimesinde görüldüğü gibi, yüklü bileşenlerine ayrışır. Bu tür çözeltilerin elektrolizinde anotta yükseltgeme tepkimesi, katotta ise indirgeme tepkimesi gerçekleşir. Nikel klorürün elektrolizinde, anot tepkimesi, ise katot tepkimesidir. Elektron aktarımına dayalı bu tepkimeler yarı tepkimeler ya da yükseltgeme-indirgeme çiftleri olarak adlandırılır. Kuramsal olarak her yükseltgeme-indirgeme tepkimesi elektron aktarımı mekanizmasını gösteren iki çifte ayrılabilir. Yükseltgeme ve indirgeme aynı anda ve eşdeğer miktarlarda gerçekleşir; yani kaybedilen elektron sayısı kazanılan elektron sayısına eşittir. Bu iki çiftin göreli potansiyelleri tepkimenin hangi yönde ilerleyeceğini belirler. En güçlü indirgeyici maddeler, soy metal bileşiklerini kolaylıkla indirgeyebilen ve aynı zamanda sudan hidrojen açığa çıkaran sodyum gibi elektropozitiflik değeri çok yüksek metallerdir. Sudan kolaylıkla oksijen gazı çıkaran flüor ve ozon gibi maddeler ise en güçlü yükseltgeyici maddeler arasındadır. Bir yükseltgeme-indirgeme tepkimesinde yer alan her atomun elektron fazlasını ya da eksiğini gösteren bir yükseltgenme durumu vardır. Örneğin, sodyum iyonunun (Na+) bir elektron eksiği olduğundan yükseltgenme durumu -Fl’dir. Sülfat iyonunun (SO4) yükseltgenme durumu ise bileşen elementlerinin yükseltgenme durumlarının toplamına eşittir ve -2’dir. Her oksijen atomunun iki fazla elektronu vardır; bu nedenle bunların sülfatın yükseltgenme durumuna toplam katkısı -8’dir. Kükürtün yükseltgenme durumu ise +6’dır; bu ikisi toplandığında sülfat iyonunun toplam yükseltgenme durumu —2 olarak bulunur. Sodyum sülfat gibi elektronlar bakımından yüksüz olan bir maddede ise bileşenlerin yükseltgenme durumlarının toplamı sıfırdır. Bu durumda, iki sodyum atomunun yükseltgenme durumu (toplam +2), sülfat iyonunun yükseltgenme durumunu (—2) dengeler. Böylece bir atom ya da iyon yükseltgenme durumu büyüdüğünde elektron kaybederek yükseltgenmiş, yükseltgenme durumu küçüldüğünde ise indirgenmiş olur. Bazı elementlerin bütün bileşiklerinde aynı yükseltgenme durumunda bulunmalarına karşılık, başta ametaller ve geçiş elementleri olmak üzere birçok element çeşitli bileşiklerinde değişik yükseltgenme durumlarında bulunabilir. Örneğin, elementler arasında elektronegatifliği en yüksek olan flüor bütün bileşiklerinde -1 yükseltgenme durumundadır. Azotun yükseltgenme durumu ise amonyakta (NH3) olduğu gibi —3 ile nitrik asitte (HNO3) olduğu gibi +5 arasında değişir. Birden çok yükseltgenme durumunda bulunan elementlerin oluşturduğu inorganik bileşiklerin adlandırılmasında, elementin ardından sonra romen rakamıyla yükseltgenme durumu yazılır; örneğin, demir II klorür ve demir III klorür gibi. kaynak: Ana Britannica |
9 ek Redoks MsXLabs.org & MORPA Genel Kültür Ansiklopedisi İçinde kimi atomların elektron vererek yükseltgenip kimi atomların da elektron alarak indirgendiği kimyasal tepkime. Bu tür tepkimelerde kimyasal denklem, alınan ve verilen elektron sayısının birbirine eşit olmasından yola çıkılarak denkleştirilir Redoks TepkimeleriYükseltgenme olayı atomun elektron kaybetmesi ile veya oksidasyon sayısının artması ile gerçekleşirken indirgenme olayı ise atomun elektron kazanması ile veya oksidasyon sayısının azalması ile gerçekleşir. Yukarıdaki reaksiyonda kükürtün oksidasyon sayısı 0’dan +4’e yükselmiştir. Kükürt yükseltgenmiştir denir. Oksijenin ise oksidasyon sayısı 0’dan -2’ye azalmıştır (2 elektron kazanmıştır). Oksijen indirgenmiştir. Bu tür reaksiyonlarda bir atom kendi kendine indirgenemez veya yükseltgenemez. Yükseltegenen atom aynı zamanda indirgen ajan olarak bilinir. Tam tersine indirgenen atom aynı zamanda yükseltgen ajandır. Bu tür elektron alış verişi olan reaksiyonlara redoks tepkimeleri denir. Bu tür reaksiyonlarda hesap yapılabilmesi için öncelikle atomların veya bileşiklerin oksidayon sayılarının bilinmesi gerekmektedir. Genel olarak şu şekilde sınıflandırılabilir. 1. Elementel haldeki ( O2, Na, H2, P4) tüm atomların oksidasyon sayısı 0 dır 2. Basit iyonlarda oksidasyon sayısı iyonun sahip olduğu yüke eşittir (Cl- = -1, Na+ = +1) 3. Hidrojen bir çok reaksiyonda +1 oksidasyon sayısına sahiptir. 4. Oksijen içeren bileşiklerde oksijen genellikle -2 oksidasyon basamağına sahiptir. Fakat peroksit bileşiklerinde oksijen -1 oksidasyon basamağına sahiptir. 5. Flor -1 oksidasyon sayısına sahiptir. Yukarıdaki temel kurallar eşliğinde bileşiği oluşturan atomların oksidayon basamakları hesaplanabilir. Burada öncelikle bileğin toplam oksidasyon sayısına bakılmalıdır. Yani eğer yüksiz bir bileşikse toplam oksidasyon sayısı o’ dır. Veya (-) yüklü bir bileşikse toplam oksidasyon basamağı (-1) dir. K2CO3 yüksüz bir bileşik olduğu için toplam oksidasyon basamağı 0’ dır. Yani bileşiği oluşturan elementlerin elektronlarının toplamı 0 olmalıdır. Oksijenin -2 oksidasyon basamağına sahip olduğunu söylemiştik. Bileşikte 3 tane oksijen olduğundan ,oksijenden gelen elektron sayısı 3 x (-2)= -6 dır. K 1+ oksidasyon basamağına sahiptir. Potasyumdan gelen elektron sayısı 2 x (+1)= +2. Buradan karbonun oksidayon sayısını bulabiliriz. (-6) + (+2) + (x) = 0 x = +4 olmalıdır. HSO4- örneğinde ise bileşiğin toplam oksidasyon sayısı -1 dir . Hidrojenin oksidasyon basamağı +1, oksijenin oksidasyon basamağı (-2) x 4 = 8 Kükürtün oksidasyon basamağı bulunabilir. (+1) + (-8) + (x) = -1 x = +6 Eğer kükürt S2 şeklinde olsaydı o zaman (2x) demeliydik. Yukarıda bahsedilenleri bir örnek üzerinde uygulayabiliriz. Fe2O3 + 3CO à2Fe + 3CO2 Fe2O3 bileşiğinde oksijenin oksidasyon sayısının -2 olduğunu ve bileşiğin toplam oksidayon sayısının 0 olduğunu biliyoruz 3 x (-2) + (2x)= 0 x= +3 (demirin oksidasyon basamağı) Fe’ nin oksidasyon sayısı +3’den 0’ azalmış, yani elektron kaybetmiş, yani indirgenmiş, bu nedenlede yükseltgen ajan CO bileşiğindeki karbonun oksidasyon sayısı (-2) + (x) = 0 X= +2 (karbonun oksidasyon sayısı) CO2 bileşiğindeki karbonun oksidasyon sayısı 2 x (-2) + (x) = 0 X= +4 (karbonun oksidasyon sayısı) C’ nin oksidasyon sayısı +2’den +4’ e yükselmiş , yani elektron kazanmış, yani yükseltgenmiş, bu nedenlede indirgen ajan. Reaksiyon Asidik çözeltide gerçekleşiyor ise1.Öncelikle verilen reaksiyonun yarı basamak reaksiyonları yazılarak atomların gerekli stokiyometrik dengeleri sağlanır. 2. Reaksiyondaki Oksijen ve hidrojen dengeleri sağlanır.
(reaksiyonun sağ tarafında 16 oksijen, sol tarafında 6 oksijen bulunmaktadır. Bu nedenle sol tarafa 10 H2O eklenmelidir) 3. Herbir ara reaksiyondaki, reaksiyonun sağında ve solundaki yükü eşitlemek için gerekli tarafa elektron eklenir. 4. İki yarı tepkimenin elektronlarını aynı yapıp yok edebilmek için gerekli katsayı ile çarpılır ve yarı tepkimelere taraf tarafa toplanır Reaksiyon Bazik Çözeltide Gerçekleşiyor ise1. Öncelikle verilen reaksiyonun yarı basamak reaksiyonları yazılarak atomların gerekli stokiyometrik dengeleri sağlanır. 2. Reaksiyondaki Oksijen ve hidrojen dengeleri sağlanır.
3. Herbir ara reaksiyondaki, reaksiyonun sağında ve solundaki yükü eşitlemek için gerekli tarafa elektron eklenir. 4. İki yarı tepkimenin elektronlarını aynı yapıp yok edebilmek için gerekli katsayı ile çarpılır ve yarı tepkimelere taraf tarafa toplanır |
Redoks Tepkimeleri Ve Eşitlenmesi 4 ek Redoks Tepkimeleri Ve Eşitlenmesi:Redoks (oksidoredüksiyon) ingilizce reduction (indirgenme) ve oxidation (yükseltgenme) kelimelerinin kısaltılmasından elde edilmiş bir kelime olup elektron alış-verişinin olduğu kimyasal tepkimeleri belirtmek için kullanılır. İki çeşit redoks tepkimesi vardır:
Yukarıdaki redoks tepkimesinde H (hidrojen) yükseltgenmekte, F (flor) ise indirgenmektedir. Bu yüzden tepkimede H indirgen, F ise yükseltgen özelliktedirler. Bir elektokimyasal hucrede akim gecerken olctugun voltaj o hucreyi olusturan anodun yukselgenme potansiyeli ile katodun indirgenme potansiyellerinin toplamidir, eger bu degerleri ayri ayri bulmak istiyorsan onlari standart elektrotlar olarak bilinen hidrojen veya kalomel elektrota karsi olcmen gerekir.... (Redoks Tepkimesi) İki yarı pil tepkimesinin yükseltgenme potansiyelleri verildiği zaman potansiyeli büyük olan her zaman anot, küçük olan ise katot olacak şekilde tepkimeler düzenlenerek (küçük olan ters çevrilerek) pil tepkimesi ve potansiyeli hesaplanabilir. Pillerde redoks tepkimeleri olur. Bu tepkimeler indirgenme yükseltgenme reaksiyonlarıdır haliyle. Eğer indirgenen ve yükseltgenen maddelerin E0 yani Elektron gerilim ölçümü olan volt cinsinden değeri verilirse değeri büyük olan yani potansiyeli büyük olan anot küçük olan ise katot olacak şekilde adlandırılır. Tepkimeler bu şekilde düzenlendikten sonra küçük olan ters çevrilerek(eksi ile çarpılarak) büyük olan ile toplandığında redoksun potansiyel enerjisi hesaplanmş olur. Ayrıca bir tepkime ters çevrildiğinde E0 değeri işaret değiştir. Eğer tepkimeleri eşitlemek için çarpan kullanılyorsa E0 bu sayılarla çarpılmaz. Çünkü E0 pilin büyüklüğüne(miktarına) bağlı değil ortamdaki derişimle ilintilidir. Örneğin içinde Zn ve Ag bulunan bir pil düşünelim. Zn ..................... Zn+2 + 2e- E0 = 0,7 volt Ag ..................... Ag+ + e- E0 = -0,8 volt gibi değerler verilrse önce tükseltgenme gerilimine bakılır Zn'nin Ag'den büyük olduğu görülür. Zn anot Ag ise katottur. Zn tepkimesini aynen alıp Ag'yi iki ile çarparak ters çevirirsek Zn..........Zn+2 + 2e- E0 = 0,76 volt 2Ag+ + 2e- ............. Ag E0= 0,80 volt Zn + 2Ag+ .............. Zn+2 + 2Ag E pil = 1,56 volt olarak bulunur. |
7 ek Elektron alış-verişinin olduğu tepkimelere yükseltgenme-indirgenme yada redoks tepkimeleri denir. Yükseltgenme Bir maddenin elektron vermesi olayıdır. Zn0 --> Zn+2 + 2e- burada Zn0 dan Zn+2 ye 2 e- vererek yükseltgenmiştir. İndirgenme Bir maddenin elektron alması olayıdır. Cu+2 + 2e- --> Cu0 Cu0 bu olayda Cu+2' den 2e- alarak Cu0 a indirgenmiştir.
Yukarıdaki tepkime incelendiği zaman Fe+2 iyonu Fe+3 iyonuna yükseltgenirken Mn+5 iyonu da 3 elektron alarak Mn+2 iyonuna indirgenmiştir. Burada Fe+2 iyonu indirgendir; Çünkü Mn+5 iyonunu Mn+2 iyonuna indirgemiştir. MnO4- iyonu ise yükseltgendir; Çünkü Fe+2 iyonunu Fe+3 iyonuna yükseltgemiştir.
Zn Cu Anot Katot (elektrot) (elektrot) 1 M Zn+2 1 M Cu+2 Tuz köprüsü Elektrot Yükseltgenme ve inidirgenme olaylarının olduğu kısımlardır. Elektrolit Elektrik akımını ileten iyonik çözeltilerdir. Yukarıdaki pilde Zn+2 ve Cu+2 çözeltileri birer elektrolittirler. Yukarıdaki pilin çalışabilmesi için anottan katota sürekli bir elektron akışının sağlanması gerekir. Burada Zn(k) çubuğun çözünerek Zn --> Zn+2 + 2e- Zn elektron verecek ve zamanla Zn çubuğun kütlesi azalacak, 2. Kaptaki Cu+2 iyonları da bu elektronları alarak Cu+2 + 2 e- --> Cu tepkimesine göre Cu çubuğun üzerinde toplanacak ve katotun kütlesi zamanla artacaktır. Zn0 --> Zn+2 + 2e- Anot yarı tepkimesi (yükseltgenme) E0= 0,76 volt Cu+2 + 2e- --> Cu0 Katot yarı tepkimesi (indirgenme)E0= 0,34volt Zn + Cu+2 ---> Cu + Zn+2 (pil tepkimesi) Epil =1,10volt Tuz köprüsü Zn nun bulunduğu kapta zamanla pozitif yük fazlalığı ve Cu ın bulunduğu kapta da negatif yük fazlalığı olacaktır. Bu yükleri iyon akışıyla dengeleyebilmek için kurulan içi genellikle iyonik tuzların çözeltisiyle dolu olan bir sistemdir. Pil gerilimi Elektron alıp verme eğiliminin ölçüsüne pil gerilimi denir. Epil = Eanot + Ekatot İki yarı pil tepkimesinin yükseltgenme potansiyelleri verildiği zaman potansiyeli büyük olan her zaman anot, küçük olan ise katot olacak şekilde tepkimeler düzenlenerek (küçük olan ters çevrilerek) pil tepkimesi ve potansiyeli hesaplanabilir.
Zn --> Zn+2 + 2e- E0 = 0,76 volt Ag --> Ag+ + e- E0 = -0,80 volt pil tepkimesi ve pilin potansiyeli ne olur ? Çözüm Yükseltgenme gerilimlerine bakıldığı zaman Zn>Ag olduğu görülür. O zaman Zn anot (yükseltgenecek), Ag ise katot(indirgenecek). Zn tepkimesi aynen alınırsa yükseltgenme olur, Ag tepkimesi ters çevrilirse indirgenme olur. Redoks tepkimelerinde alınan elektron sayısı verilen elektron sayısına eşit olmalıdır. Bu yüzden Ag nin olduğu tepkime 2 ile çarpılmalı fakat E0 bu sayıyla çarpılmamalıdır. Zn --> Zn+2 + 2e- E0 = 0,76 volt 2Ag+ + 2e- --> Ag E0= 0,80 volt Zn + 2Ag+ --> Zn+2 + 2Ag Epil = 1,56 volt
e- akışı Cr Cr Anot Katot 2 M Cr+3 1 M Cr+3 Derişim pili Elektroliz Kendiliğinden yürümeyen redoks tepkimelerinin dışarıdan enerji verilmesiyle gerçekleştirilmesine elektroliz denir. Elektroliz maddelerin saflaştırılmasında ve bileşiklerin elementlerine ayrıştırılmasında kullanılan kimyasal bir yöntemdir. Anot Cl- Na+ Katot 2Cl- --> Cl2 + 2e- Na+ + e- --> Na Şekilden de görüldüğü gibi anyonlar anoda, katyonlar katoda giderek açığa çıkmaktadır. Eğer ortamda su varsa suyunda elektroliz olacağı unutulmamalıdır. Suyun elektrolizinde anot ve katot reaksiyonları aşağıdaki gibidir.
1 Faraday 1 mol elektron= = 96500 coulomb dur. Eşdeğer Ağırlık = Atom ağırlığı/ etki değeri Örnek 1 Faradaylık akımla NaCl çözeltisi elektroliz edilse açığa çıkan Na miktarı = 23/1 = 23 gram .(Na=23) Örnek 0,5 Faradaylık akımla CuCl2 çözeltisi elektroliz edilse( Cu=64) 1 Faraday = 64/ 2=32 gram. 1 Faraday 32 gram açığa çıkardığına göre 0,5 Faraday 16 gram Cu açığa çıkarır.
Redoks reaksiyonları elektron alış verişi olan reaksiyonlardır. Bunlara yükseltgenme - indirgenme reaksiyonları da denir. Böyle reaksiyonlarda, genellikle elektronun verildiği ve alındığı elementi bulmak için söz konusu reaksiyona giren her elementin yükseltgenme basamağının bilinmesi gerekir.
3x2 elektron +6 +3 +5 1. (asidik ortam) Yük denkliği -2 + (-1.3) = -5 -3 + (2.3)= +3 Yük denkliğinin sağlanabilmesi içn sol tarafa 8 mol H+ iyonun eklenmesi gerekir ki sol tarafta +3 olsun. Sağ tarafa da oksijen denkliği için 4 mol H2O eklenmelidir. 2. (bazik ortam) İndirgenme yükseltgenme İndirgenme yükseltgenme ==>5 indirgenme; 2x1 yükseltgenme Yük denkliği ==>-2= 2x2 (denkliğin sağlanabilmesi için sağ tarafa 6OH- sol tarafa ve hidrojen oksijen denkliği için 2H2O eklenmelidir) |
11 ek REDOKSElektron alış-verişi olan kimyasal tepkimelere redoks tepkimeleri denir. Denklemde nötral (yüksüz) durumda olan çinko (Zn), +2 değerlikli Cu iyonlarına 2 e- verir ve +2 değerliğe yükseltgenir. Çinkonun verdiği 2e- ‘u alan Cu+2 iyonları bu elektronlarla nötral duruma indirgenir. Bu durum elementlerin e- alış-verişini gösteren yarı-iyonik denklemlerle ifade edilir: Yarı-iyonik denklemler: Redoks Tepkimelerinde Sıkça Kullanılan Kavramlarİndirgenme: Bir reaksiyonda bir elementin e- alarak değerliğinin daha küçük bir sayıya düşmesi halidir. Örneğimizde bakır indirgenmiştir. İndirgen: Karşısındaki element veya iyona e- vererek onun değerliğinin düşmesini sağlayan maddeye denir. Çinko indirgendir. Yükseltgenme: Bir reaksiyonda bir element veya iyonun e- kaybederek değerliğinin artmasına denir. Örneğimizde çinko yükseltgenmiştir. Yükseltgen: Bir element veya iyonun karşısındaki element veya iyondan e- alarak onun değerliğinin artmasını sağlayan maddeye denir. Değerlik: Tepkimede tüm kimyasal bileşikleri iyonik karakterliymiş gibi kabul edip bu iyonların yük sayısına denir. Bazı Elementlerin DeğerlikleriOksijen: Peroksitleri (O2-2) ve süperoksitleri (O2'1) hariç tüm bileşiklerinde -2 değerliklidir.Peroksitlerinde -1, süperoksitlerinde -1/2 değerliklidir. Süperoksitler, itfaiyecilere hızlı oksijen sağlayıcı olarak kullanılır. Hidrojen: Hidrürleri hariç tüm bileşiklerinde +1 değerlikli olup hidrürlerinde -1 değerliklidir. Uzay Mekiği ana motoru hidrojen yakar ve neredeyse görünmez bir alev oluşturur. Halojenler: Genellikle bileşiklerinde -1 değerliklidir. 1A grubu +1, 2A grubu +2 değerliklidir. Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi
Koşul: 1 Alo ‘a karşılık 3 H+ tepkimeye girmeli Koşul: 1 So ‘e karşılık 2 N+5 tepkimeye girmeli. Asidik ve Bazik Ortamda RedoksBöyle ortamlarda redoks tepkimelerini denkleştirmek için;
Bazik ortamda oluşan aşağıdaki tepkimenin katsayılarını denkleştiriniz Asidik ortamda (HNO3 içinde)oluşan aşağıdaki tepkimenin katsayılarını denkleştiriniz. Bireysel Çalışma |
Saat: 23:35 |
©2005 - 2024, MsXLabs - MaviKaranlık