Redoxreaktioner

Redoxreaktioner er noget man benytter meget i kemi, f.eks. når man skal afstemme reaktioner og ikke bare kan gøre det ved at tælle atomer på hver sin side af pilen. Det som gør alt dette muligt er oxidationstal, også kaldet OT. Det samlede oxidationstal er bare ladningen.

Man plejer at skrive oxidationstal med romertal. Og hvorfor det tænker du sikkert? Jo, fordi der ikke er flere taltyper tilbage i kemi da oxidationstal blev opfundet. Men formentligt også så ham der fandt på oxidationstal kunne blære sig lidt mere :p.

Men da nul ikke var blevet opfundet endnu under Romerrigets tid skriver man bare 0 - på den helt normale måde - i stedet for at bruge romertal hvis oxidationstallet er nul.

Reglerne for oxidationstal

Der er 2 regler man skal følge når man finder oxidationstal. De er sorteret efter hvilken er vigtigst, som betyder hvis den første ikke er gyldig skal man ignorere den anden.

1. Oxidationstallet for hydrogen (H) er 1
2. Oxidationstallet for oxygen (O) er -2

Simpel afstemning af redoxreaktion

Lad os prøve nogen kræfter med oxidationstal ved at afstemme en reaktion med brug af dem. En lille note før vi gør det er dog at vi sjældent udregner for hydrogen.

$$CH_4+O_2 \rightarrow CO_2+H_2O$$

Nu skal vi udregne oxidationstallene på hver side:

Reaktanter

$$C=-4 \cdot 1=-4$$

$$O=-2 \cdot 2=-4$$

Hovsa! ilten har ikke en positiv ladning, som må betyde at oxidationstallet for oxygen her er nul så ladningen kan blive nul igen:

$$O= 0$$

Produkter

$$C=2 \cdot 2=4$$

$$O=-2 \cdot 2+-2 \cdot 1=-6$$

Og nu udregner vi hvordan de har ændret sig, her skal man huske at det er det enkelte molekyle vi undersøger:

$$C=\frac{4}{1}-\frac{(-4)}{1}=8$$

$$O=\frac{-6}{3}-\frac{0}{2}=-2$$

Så samlet er ladningen fået en ændring på 6. Den skal dog være nul så nu skal vi gøre så der er 8 oxygen atomer hver gang der er 2 carbon:

$$CH_4+2O_2 \rightarrow CO_2+2H_2O$$

Nu er ændringen nul.

Hurra!!! 🎉

Afstemning af redoxreaktion i vand miljø

Når man afstemmer i et sted med vand kan pH'en også være vigtig. Det kommer vi tilbage til senere.

Lad os starte med at afstemme en redoxreaktion i et vandigt miljø:
$$CH_4(aq)+NO_3^-(aq) \rightarrow NO(aq)+HCO_3^-$$

Derefter finder vi OT:

Reaktanter

$$C= (-4)*1=-4$$

$$N=3*2+(-1)=5$$

$$O=(-3)*2=-6$$

Produkter

$$C=3*2+(-1)*1+(-1)=4$$

$$N=2*1=2$$

$$O=(-2)*1+(-2)*1=-4$$

Ændringer

$$C=\frac{4}{1}-\frac{(-4)}{1}=8$$

$$N=\frac{2}{1}-\frac{(5)}{1}=-3$$

$$O=\frac{-4}{2}-\frac{(-6)}{3}=0$$

Og så ganger vi:
$$C=8*3=24$$

$$N=-3*8=-24$$

Det betyder at når der er 3 C atomer skal der være 8 nitrogen atomer fordi:

$$-24+24=0$$

Så putter vi koefficienter på:

$$3CH_4(aq)+8NO_3^-(aq) \rightarrow 8NO(aq)+3HCO_3^-$$

Nu skal vi så afstemme ladninger, som er hvor vi udelukkende kigger på ladningen af kemikalierne på hver side og derefter se ændringen:

Reaktanter

$$8*(-1)=-8$$

Produkter

$$3*(-1)=-3$$

Ændringer

$$-3-(-8)=5$$

Det betyder at der skal \(5H^+\) på reaktanters side, da det er en sur opløsning og ladningen på de to sider SKAL være den samme:

$$3CH_4(aq)+8NO_3^-(aq)+5H^+(aq) \rightarrow 8NO(aq)+3HCO_3^-$$

Nu tæller vi så ændringen i oxygen for at se om vi skal til3*4føje vand:

Reaktanter

$$O=3*8=24$$

Produkter

$$O=3*3+8=17$$

Ændringer

$$O=17-24=-7$$

Det betyder vi skal putte \(7H_2O\) på produkt siden:

$$3CH_4(aq)+8NO_3^-(aq)+5H^+(aq) \rightarrow 8NO(aq)+3HCO_3^-+7H_2O$$

Nu kan vi til sidst kontrollere med hydrogen om alt fungere:
Reaktanter

$$H=4*3+5=17$$

Produkter
$$H=3+7*2=17$$

Ændringer

$$H=17-17=0$$

Det fungere!

Hurra!!! 🎉

General opskrift for redoxreaktioner i vand

1. Opskriv den kemiske formel.
2. Find ændringer i OT for hvert atom, som ændrer OT.
3. Afstem med koefficienter så stigningen i OT er lig med faldet i OT.
4. Afstem ændringen i ladning ved at tilføje \(H^+\) i en sur opløsning eller \(OH^-\) i en basisk opløsning så ladningen ikke ændre sig.
5. Afstem O ved at tilføje \(H_2O\).
6. Kontroller med H; ændringen burde være nul.
7. Sig "Hurra!!! 🎉" vis reaktionen er afstemt.