Redoxi reakciók típusai:
Az oxidációs-redukciós (redoxi) reakciók a legfontosabb kémiai folyamatok közé tartoznak (pl.
energiatermelés, tápanyag feldolgozás, fémek elıállítása). A redoxi-reakciók során elektron átmenet
(felvétel és leadás) történik, a reakcióban részt vevı részecskék oxidációs állapota megváltozik.
Az egyszerő redoxi átalakulások között van egyesülés, bomlás és helyettesítés. Ezek a
folyamatok a nem redoxi reakcióknál megismert típusokhoz hasonlóan homogén és heterogén
körülmények között is végbemehetnek.
Az egyesülés nagyon sokszor oxigénnel történı reakciót jelent, de természetesen más reagens is
szerepelhet. Pl.:
C(s) + O2(g) → CO2(g) 2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) 3 H2(g) + N2(g) → 2 NH3(g)
2 Al(s) + 3 Cl2(g) → 2 AlCl3(s) H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)
A bomlás során a vegyület összetevıire esik szét, ami a redoxi reakciókban elektronátmenethez
kapcsolódik. Pl.:
HgO(s) → Hg(l) + 1/2 O2(g)
A helyettesítés olyan átalakulás, amelynél valamely vegyület egyik alkotórészét egy másik alkotórész
foglalja el. Mindig ez a folyamat játszódik le a fémek savban történı oldásakor, ha hidrogén
fejlıdik. Pl.:
Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g)
CuCl2(aq) + Fe(s) → FeCl2(aq) + Cu(s)
Ezek az átalakulások egyszerő redoxi reakciók, amelyeknek rendezése a korábban megismert
módon is történhet, nem szükséges az oxidációs szám használatával elvégezni azokat.
Vizes oldatban általában ennél bonyolultabb átalakulási folyamatok játszódnak le. Az összetett
redoxi reakciókban sok esetben a víz, illetve ionjai is reagáló komponensek. Pl.:
2 HCl(aq) + 2 HNO3(aq) → 2 NO2(g) + Cl2(g) + 2 H2O(l)
2 MnO4
−(aq) + 2 H+(aq) + I−
(aq) → 2 MnO2(s) + IO3
−
(aq) + H2O(l)
3 Cl2(g) + 6 OH− (aq) → 5 Cl− (aq) + ClO3
− (aq) + 3 H2O(l)
REDOXI REAKCIÓK SZTÖCHIOMETRIAI ÉS IONEGYENLETEI
A redoxi reakciók sztöchiometriai egyenleteit az oxidációs számok segítségével rendezhetjük, a
nem redoxi reakciók rendezésénél megismert szabályokon túl azt is figyelembe kell venni, hogy
5. az oxidáció során leadott és a redukció során felvett elektronok száma egyezzen meg
2 2
0 +1 +2 0
Zn + 2 HCl → ZnCl + H
vagyis az egyik atom oxidációs szám növekedése megegyezik a másik atom
oxidációs számának csökkenésével.
pl. Zn: 0 → +2 és H: 2*(+1) → 0
Redox-egyenletek esetében arra is ügyelni kell, hogy
6. az oxidációs számok algebrai összege az egyenlet két oldalán megegyezzen!
a fenti egyenletben: 0 + 2*(+1) = (+2) + 0
8.A. hét 9.B. hét
2
Az ion-egyenlet formájában felírt redoxi reakciók elsısorban a folyamat lényegének
megértését segítik, azáltal, hogy a változatlanul részt vevı összetevık nélkül a lejátszódó reakció
áttekinthetıbbé válik. Ezekre az egyenletekre is érvényesek az egyenletírás általános szabályai.
A redoxi folyamat egyenletírásának általános szabályait a következı reakció lépésenkénti
megoldásával követjük nyomon:
HNO3(aq) + Cu2O(s) → Cu(NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l)
a.) megállapítjuk a helyes képletekkel felírt folyamatban egyes atomok oxidációs számát.
Elegendı azokat megkeresni, amelyeknek megváltozik az oxidációs száma (kellı gyakorlással ez
gyorsan megy):
H NO + Cu O 2Cu(NO ) + N O + H O
+5
3
+1
2
+2
3 2
+2
→ 2
b.) felírjuk az oxidációs és a redukciós lépést ezekre az atomokra:
oxidáció: Cu+1 – 1 e → Cu+2
pontosabb, ha jelezzük a képletbeli számot és ugyanannyit a másik oldalon: Cu2
+1 – 2 e → 2 Cu+2
redukció: N+5 + 3 e → N+2
c.) összhangba hozzuk a felvett és leadott elektronok számát (legkisebb közös többszörös: 6
elektron)
3 Cu2
+1 – 6 e → 3*2 Cu+2 2 N+5 + 6 e → 2 N+2
d.) ezeket az együtthatókat beírjuk az egyenletbe:
2 HNO3(aq) + 3 Cu2O(s) → 6 Cu(NO3)2(aq) + 2 NO(g) + H2O(l)
e.) a többi atomot a korábban megismert módszer szerint vizsgáljuk meg.
Elıfordulhat, hogy van olyan atom, aminek egyike megváltozik, egy másik nem. Ilyen pl. a N. A
NO-ban változik a bal oldalhoz képest, a Cu(NO3)2-ban a nitrát csoport nitrogénje viszont nem.
Ennek számát (12) a HNO3 mennyiségéhez kell még adni:
14 HNO3 + 3 Cu2O → 6 Cu(NO3)2 + 2 NO + H2O
ezután a H2O hiányzó együtthatóját is felírjuk:
14 HNO3 + 3 Cu2O → 6 Cu(NO3)2 + 2 NO + 7 H2O
Ezzel teljes az egyenlet.
Példák
1./ Írjuk fel a kálium-permaganát és a vas(II)-szulfát kénsavas közegben lejátszódó redoxi reakciójának
egyenletét!
a) Elıször írjuk fel a kiindulási anyagok és a termékek helyes képletét és jelöljük a redoxi reakcióban
részt vevı atomok oxidációs számát:
KMnO + FeSO + H SO K SO + MnSO + H O + Fe (SO )
+7
4
+2
4 2 4 2 4
+2
4 2 2
+3
→ 4 3
b) Írjuk fel a redukciós és az oxidációs lépés egyenletét külön-külön, a képletben szereplı mennyiségeknek
megfelelıen:
redukció: Mn+7 + 5 e → Mn+2 oxidáció: 2 Fe+2 – 2 e → Fe2
+3
8.A. hét 9.B. hét
3
c) Az elektron leadást és felvételt hozzuk összhangba, vagyis alakítsuk át az elızı részfolyamatokat,
hogy az elektronok száma megegyezzen (10 elektron):
redukció: 2 Mn+7 + 10 e → 2 Mn+2 oxidáció: 10 Fe+2 – 10 e → 5 Fe2
+3
d) Az így kapott együtthatókkal írjuk fel az egyenletet:
2 KMnO4 + 10 FeSO4 + H2SO4 → K2SO4 + 2 MnSO4 + H2O + 5 Fe2(SO4)3
e) Ezután következik a redoxi reakcióban részt nem vevı többi atom számának egyeztetése, oly módon,
hogy a d) pontban megállapított együtthatókat már nem változtatjuk meg. Ha ez mégis szükséges,
akkor ezeket csak együttesen kezelhetjük.
Megkeressük azt az atomot, vagy atomcsoportot, amelyik csak egy vegyületben szerepel valamelyik
oldalon, vagy már megállapított együtthatójú vegyületben található. A kálium 2=2, ezzel a
jobb oldalon levı összes szulfát határozott: 1+2+5*3=18, a bal oldalon is ennyi kell 10+x=18 vagyis
8 H2SO4. Marad a H2O rendezése:
2 KMnO4 + 10 FeSO4 + 8 H2SO4 → 1 K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 Fe2(SO4)3
2./ Ionegyenlettel írjuk fel jód keletkezésének folyamatát a jodát + jodid savas közegő reakcióban!
a) Elıször írjuk fel a redoxi reakcióban ténylegesen részt vevı ionokat és molekulákat, valamint a
belılük keletkezı termékeket. Ahol a kémhatás is fontos, annak megfelelıen H+- vagy OH−-ionokat
is tüntessük fel:
IO3
− + I− + H+ → I2 + H2O
b) Jelöljük az oxidációs és a redukciós lépést:
redukció: I+5 + 5 e → I0 oxidáció: I− 1 – 1 e → I0
c) A felvett és leadott elektronok száma egyezzen meg:
redukció: IO3
− + 5 e → I oxidáció: 5 I− – 5 e → 5 I keletkezik 6 I = 3 I2
d) az együtthatókat ezek alapján írjuk be az egyenletbe:
1 IO3
− + 5 I− + H+ → 3 I2 + H2O
e) egyeztessük a többi atom számát, egészítsük ki az egyenletet a szükséges vízmolekulákkal, vagy
a víz ionjaival és ellenırizzük a töltések megmaradását:
1 IO3
− + 5 I− + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O
Feladatok
1./ CuS + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2SO4 + H2O
2./ Fe + HNO3 → Fe(NO3)2 + NO + H2O
3./ Cu + H2SO4 → CuSO4 + H2O + SO2
4./ P4 + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO
5./ MnO4
− + SO2 + H2O → SO4
2− + Mn2+ + H+
6./ H2O2 + MnO4
− + H+ → O2 + Mn2+ + H2O
7./ NH3 + O2 → NO + H2O
8./ P4 + H2O → H3PO4 + H2
9./ K2Cr2O7 + KI + H2SO4 → K2SO4 + I2 + Cr2(SO4)3 + H2O
10./ Na2S2O3 + I2 → NaI + Na2S4O6
11./ KMnO4 + MnSO4 + ZnO → MnO2 + K2SO4 + ZnSO4
12./ MnO2 + HCl → MnCl2 + H2O + Cl2
13./ Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + Na2SO4 + H2O
14./ KClO3 → KCl + KClO4
8.A. hét 9.B. hét
4
Feladatmegoldások
1./ CuS + 10 HNO3 → Cu(NO3)2 + 8 NO2 + 1 H2SO4 + 4 H2O
2./ 3 Fe + 8 HNO3 → 3 Fe(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
3./ Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + 2 H2O + SO2
4./ 3 P4 + 20 HNO3 + 16 H2O → 12 H3PO4 + 20 NO
5./ 2 MnO4
− + 5 SO2 + 2 H2O → 5 SO4
2− + 2 Mn2+ + 4 H+
6./ 5 H2O2 + 2 MnO4
− + 6 H+ → 5 O2 + 2 Mn2+ + 8 H2O
7./ 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
8./ P4 + 16 H2O → 4 H3PO4 + 10 H2
9./ K2Cr2O7 + 6 KI + 7 H2SO4 → 4 K2SO4 + 3 I2 + Cr2(SO4)3 + 7 H2O
10./ 2 Na2S2O3 + I2 → 2 NaI + Na2S4O6
11./ 2 KMnO4 + 3 MnSO4 + 2 ZnO → 5 MnO2 + K2SO4 + 2 ZnSO4
12./ MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2 H2O + Cl2
13./ 5 Na2SO3 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 2 MnSO4 + K2SO4 + 5 Na2SO4 + 3 H2O
14./ 4 KClO3 → KCl + 3 KClO4