Oxidačno-redukčné reakcie zahŕňajúce peroxid vodíka. Peroxid vodíka

Oxidačno-redukčné reakcie, ktoré prebiehajú v prítomnosti peroxidu vodíka (vodný roztok peroxidu vodíka - H₂O_{2 (aq)}) predstavuje osobitný prípad, ktorý sa musí analyzovať osobitne, najmä pokiaľ ide o jeho vyváženie. Je to tak preto, lebo kyslíky v peroxide vodíka, ktoré majú Nox rovné -1, môžu oxidovať alebo redukovať.

Pozrime sa napríklad na dva prípady, v ktorých sa správa najskôr ako oxidačné činidlo (redukčné) a potom ako redukčné činidlo (oxidujúce):

• oxidačné činidlo: vždy, keď sa zníži obsah peroxidu vodíka a pôsobí ako oxidačné činidlo, vytvára sa ako produkt voda.

Ak pridáme roztok peroxidu vodíka k roztoku obsahujúcemu jodidové ióny (I^-) v kyslom prostredí budeme mať:

H₂O_{2 (aq)} + Ja^-_(tu) + H⁺_(tu) → H₂O₍₁₎ + Ja_{2 (s)}

Vidieť, že sa tvorí voda a jód. Aby ste však skontrolovali, či peroxid vodíka skutočne pôsobil ako oxidačné činidlo a bol redukovaný, sledujte stanovenie oxidačných čísel (NOx): *

Kyslík Nox peroxidu vodíka poklesol z -1 na -2, za predpokladu, že prijal 1 elektrón. Pretože však máme v každej molekule peroxidu vodíka (H.₂O₂), bude variácia Nox rovná 2.

Takže, ako je uvedené v texte „Redoxné vyvažovanie“, Nevyhnutným krokom na vyváženie reakcií redoxnou metódou je invertovanie hodnôt variácií Nox pomocou koeficientov, v tomto prípade nasledovne:

* H₂O₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 bude koeficientom I^-;

* Ja^-= ∆Nox = 1 → 1 bude koeficient H₂O₂.

Máme teda:

1 hodina₂O_{2 (aq)} + 2 ja^-_(tu) + H⁺_(tu) → H₂O₍₁₎ + Ja_{2 (s)}

Dosiahnutie ďalších koeficientov vyvážením pomocou pokusov:

• Pretože v prvom prvku sú dva atómy kyslíka, musí sa koeficient vody v druhom prvku rovnať 2. A keďže v 1. člene sú tiež dva jodidové ióny, bude jódový koeficient v 2. člene 1. Nezabudnite, že musíme vynásobiť index koeficientom, aby sme našli správne množstvo atómov a iónov v každom člene:

1 hodina₂O_{2 (aq)} + 2 ja^-_(tu) + H⁺_(tu) → 2 H₂O₍₁₎ + 1 ja_{2 (s)}

• Teraz zostáva len vyrovnať katión vodíka prvého člena a jeho koeficient sa bude musieť rovnať 2, pretože v druhom člene má 4 vodíky a v prvom člene má už dva:

1 hodina₂O_{2 (aq)} + 2 ja^-_(tu) +2 H⁺_(tu) → 2 H₂O₍₁₎ + 1 ja_{2 (s)}

• redukčné činidlo: vždy, keď peroxid vodíka oxiduje a pôsobí ako redukčné činidlo, vytvára kyslík (O₂) ako produkt.

Príkladom redukcie peroxidu vodíka je kontakt s manganistanom draselným (KMnO₄). Táto látka má veľmi charakteristické fialové sfarbenie, ale pri kontakte s peroxidom vodíka stáva bezfarebná. Je to preto, lebo všetok mangán prítomný v ióne MnO₄^- roztoku manganistanu sa zníži, čím vznikne Mn ión²⁺, ako je uvedené nižšie:

^{+1 -1 +7 -2 +1 0 +2 +1 -2}
H₂O₂ + MnO₄^-+ H⁺ →₂ + Mn²⁺+ H₂O

Pri výpočte NOX vidíme, že kyslík v peroxide vodíka skutočne oxiduje a spôsobuje redukciu mangánu:

Rovnako ako v predchádzajúcom príklade bude ∆Nox peroxidu vodíka rovný 2, pretože existujú dva kyslíky a každý z nich stratí elektrón. Preto máme:

* O.₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 bude koeficientom MnO₄^-;

* MnO₄^- = ∆Nox = 5 → 5 bude koeficientom O₂.

A ako všetky O₂ pochádza z peroxidu vodíka, tieto dve látky majú rovnaký koeficient:

5 H₂O₂ + 2MnO₄^-+ H⁺ → 5 O₂ + Mn²⁺+ H₂O

Vyvažovanie pomocou skúšobnej metódy máme:

5 hodín₂O₂ + 2 MnO₄^-+ 6 H⁺ → 5 O.₂ + 2 Mn²⁺+ 8 H₂O

---

* V prípade akýchkoľvek otázok o tom, ako vypočítať oxidačné číslo (Nox) atómov a iónov v reakcii, prečítajte si text „Stanovenie oxidačného čísla (Nox)“.

Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-oxirreducao-envolvendo-agua-oxigenada.htm