Αντιδράσεις μείωσης οξείδωσης που περιλαμβάνουν υπεροξείδιο του υδρογόνου. Υπεροξείδιο του υδρογόνου

Αντιδράσεις μείωσης οξείδωσης που εμφανίζονται παρουσία υπεροξειδίου του υδρογόνου (υδατικό διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου - H₂Ο_{2 (υδ)}) αποτελούν μια ειδική περίπτωση που πρέπει να αναλυθεί ξεχωριστά, κυρίως όσον αφορά την ισορροπία της. Αυτό συμβαίνει επειδή τα οξυγόνα στο υπεροξείδιο του υδρογόνου, τα οποία έχουν Nox ίσο με -1, μπορούν είτε να οξειδωθούν είτε να μειωθούν.

Για παράδειγμα, ας δούμε δύο περιπτώσεις στις οποίες συμπεριφέρεται πρώτα ως οξειδωτικός παράγοντας (αναγωγικός) και έπειτα ως αναγωγικός παράγοντας (οξειδωτικό):

• μέσο οξείδωσης: όποτε μειώνεται το υπεροξείδιο του υδρογόνου, ενεργώντας ως οξειδωτικός παράγοντας, παράγει νερό ως προϊόν.

Εάν προσθέσουμε ένα διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου σε ένα διάλυμα που περιέχει ιόντα ιωδιούχου (I^-) σε όξινο μέσο, ​​θα έχουμε:

Η₂Ο_{2 (υδ)} + Εγώ^-_(εδώ) + Χ⁺_(εδώ) → Η₂Ο₍₁₎ + Εγώ_{2 (α)}

Δείτε ότι σχηματίζονται νερό και ιώδιο. Αλλά για να ελέγξετε αν το υπεροξείδιο του υδρογόνου έδρασε πραγματικά ως οξειδωτικό μέσο και μειώθηκε, παρατηρήστε τον προσδιορισμό των αριθμών οξείδωσης (NOx): *

Το οξυγόνο Νο του υπεροξειδίου του υδρογόνου μειώθηκε από -1 σε -2, δεδομένου ότι δέχθηκε 1 ηλεκτρόνιο. Ωστόσο, καθώς έχουμε δύο οξυγόνα σε κάθε μόριο υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η₂Ο₂), η παραλλαγή Nox θα είναι ίση με 2.

Έτσι, όπως φαίνεται στο κείμενο "Εξισορρόπηση Redox", Ένα απαραίτητο βήμα για την εξισορρόπηση των αντιδράσεων με τη μέθοδο redox είναι η αντιστροφή των τιμών των παραλλαγών Nox από τους συντελεστές, στην περίπτωση αυτή, ως εξής:

* Χ₂Ο₂ = 2 (ΔNox) = 2 → 2 θα είναι ο συντελεστής του I^-;

* ΕΓΩ^-= ΔNox = 1 → 1 θα είναι ο συντελεστής H₂Ο₂.

Έτσι, έχουμε:

1 ώρα₂Ο_{2 (υδ)} + 2 Ι^-_(εδώ) + Χ⁺_(εδώ) → Η₂Ο₍₁₎ + Εγώ_{2 (α)}

Χτυπώντας τους άλλους συντελεστές εξισορροπώντας με δοκιμές:

• Δεδομένου ότι υπάρχουν δύο άτομα οξυγόνου στο 1ο μέλος, ο συντελεστής νερού στο 2ο μέλος πρέπει να είναι ίσος με 2. Και δεδομένου ότι υπάρχουν επίσης δύο ιόντα ιωδίου στο 1ο μέλος, ο συντελεστής ιωδίου στο 2ο μέλος θα είναι 1. Μην ξεχνάτε ότι πρέπει να πολλαπλασιάσουμε τον δείκτη με τον συντελεστή για να βρούμε τη σωστή ποσότητα ατόμων και ιόντων σε κάθε μέλος:

1 ώρα₂Ο_{2 (υδ)} + 2 Ι^-_(εδώ) + Χ⁺_(εδώ) → 2 Ω₂Ο₍₁₎ + 1 εγώ_{2 (α)}

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)

• Τώρα απομένει μόνο να εξισορροπηθεί το κατιόν υδρογόνου του 1ου μέλους και ο συντελεστής του θα πρέπει να είναι ίσος με 2, επειδή στο 2ο μέλος έχει 4 υδρογόνα και στο 1ο μέλος έχει ήδη δύο:

1 ώρα₂Ο_{2 (υδ)} + 2 Ι^-_(εδώ) +2 Ω⁺_(εδώ) → 2 Ω₂Ο₍₁₎ + 1 εγώ_{2 (α)}

• αναγωγικό μέσο: όποτε το υπεροξείδιο του υδρογόνου οξειδώνεται, ενεργώντας ως αναγωγικός παράγοντας, παράγει οξυγόνο (Ο₂) ως προϊόν.

Ένα παράδειγμα όπου το υπεροξείδιο του υδρογόνου μειώνεται είναι όταν έρχεται σε επαφή με υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO₄). Αυτή η ουσία έχει ένα πολύ χαρακτηριστικό ιώδες χρώμα, αλλά όταν έρχεται σε επαφή με το υπεροξείδιο του υδρογόνου γίνεται άχρωμο. Αυτό συμβαίνει επειδή όλα τα μαγγάνιο υπάρχουν στο ιόν MnO₄^- του υπερμαγγανικού διαλύματος μειώνεται, δημιουργώντας το ιόν Μη²⁺, όπως φαίνεται παρακάτω:

^{+1 -1 +7 -2 +1 0 +2 +1 -2}
Η₂Ο₂ + Μη₄^-+ Χ⁺ → Το₂ + Μη²⁺+ Χ₂Ο

Υπολογίζοντας το Nox, βλέπουμε ότι το οξυγόνο στο υπεροξείδιο του υδρογόνου οξειδώνεται και προκαλεί τη μείωση του μαγγανίου:

Όπως και στο προηγούμενο παράδειγμα, το ΔNox του υπεροξειδίου του υδρογόνου θα είναι ίσο με το 2, καθώς υπάρχουν δύο οξυγόνα και το καθένα χάνει ένα ηλεκτρόνιο. Επομένως, έχουμε:

* Ο₂ = 2 (ΔNox) = 2 → 2 θα είναι ο συντελεστής του MnO₄^-;

* ΜΝΟ₄^- = ΔNox = 5 → 5 θα είναι ο συντελεστής του O₂.

Και όπως όλα τα O₂ προέρχεται από υπεροξείδιο του υδρογόνου, οι δύο ουσίες έχουν τον ίδιο συντελεστή:

5 Η₂Ο₂ + 2ΜΝΟ₄^-+ Χ⁺ → 5 Ο₂ + Μη²⁺+ Χ₂Ο

Ισορροπώντας με τη δοκιμαστική μέθοδο, έχουμε:

5 ώρες₂Ο₂ + 2 εκατ. Ευρώ₄^-+ 6 Ω⁺ → 5 O₂ + 2 εκατ²⁺+ 8 Ω₂Ο

---

* Για οποιεσδήποτε ερωτήσεις σχετικά με τον τρόπο υπολογισμού του αριθμού οξείδωσης (Nox) ατόμων και ιόντων σε μια αντίδραση, διαβάστε το κείμενο "Προσδιορισμός του αριθμού οξείδωσης (Nox)".

Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Αντιδράσεις μείωσης της οξείδωσης που περιλαμβάνουν υπεροξείδιο του υδρογόνου". Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-oxirreducao-envolvendo-agua-oxigenada.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.