ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์ที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์ที่เกิดขึ้นต่อหน้าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในน้ำ - H₂โอ_2(aq)) เป็นกรณีพิเศษที่ต้องวิเคราะห์แยกกัน ส่วนใหญ่เกี่ยวกับความสมดุล เนื่องจากออกซิเจนในไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งมี Nox เท่ากับ -1 สามารถออกซิไดซ์หรือลดลงได้

ตัวอย่างเช่น ลองดูสองกรณีที่มันทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ (รีดิวซ์) ก่อน แล้วจึงทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ (ออกซิไดซ์):

• ออกซิไดซ์: เมื่อใดก็ตามที่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลดลง ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ ก็จะผลิตน้ำออกมาเป็นผลิตภัณฑ์

หากเราเติมสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงในสารละลายที่มีไอออนไอโอไดด์ (I^-) ในตัวกลางที่เป็นกรด เราจะมี:

โฮ₂โอ_2(aq) + ฉัน^-_{(ที่นี่)} +โฮ⁺_{(ที่นี่)} → ฮ₂โอ₍₁₎ + ฉัน_2(s)

เห็นว่าน้ำและไอโอดีนก่อตัวขึ้น แต่หากต้องการตรวจสอบว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์จริงหรือไม่และลดลง ให้สังเกตการกำหนดหมายเลขออกซิเดชัน (NOx):*

ออกซิเจน Nox ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลดลงจาก -1 เป็น -2 เนื่องจากได้รับอิเล็กตรอน 1 ตัว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเรามีออกซิเจน 2 ตัวในแต่ละโมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂โอ₂) รูปแบบ Nox จะเท่ากับ 2

ดังที่แสดงในข้อความว่า “สมดุลรีดอกซ์” ขั้นตอนที่จำเป็นในการสร้างสมดุลของปฏิกิริยาโดยวิธีรีดอกซ์คือการกลับค่าของการแปรผันของ Nox ด้วยค่าสัมประสิทธิ์ ในกรณีนี้ ดังต่อไปนี้:

* โฮ₂โอ₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 จะเป็นสัมประสิทธิ์ของ I^-;

* ผม^-= ∆Nox = 1 → 1 จะเป็นสัมประสิทธิ์ของ H₂โอ₂.

ดังนั้นเราจึงมี:

1 ชั่วโมง₂โอ_2(aq) + 2 ฉัน^-_{(ที่นี่)} + โฮ⁺_{(ที่นี่)} → ฮ₂โอ₍₁₎ + ฉัน_2(s)

ตีค่าสัมประสิทธิ์อื่น ๆ โดยการปรับสมดุลโดยการทดลอง:

• เนื่องจากมีออกซิเจนสองอะตอมในสมาชิกที่ 1 สัมประสิทธิ์ของน้ำในสมาชิกที่ 2 ต้องเท่ากับ 2 และเนื่องจากมีไอออนไอโอไดด์สองตัวในสมาชิกที่ 1 ค่าสัมประสิทธิ์ไอโอดีนในสมาชิกที่ 2 จะเป็น 1 อย่าลืมว่าเราต้องคูณดัชนีด้วยสัมประสิทธิ์เพื่อหาจำนวนอะตอมและไอออนที่ถูกต้องในสมาชิกแต่ละตัว:

1 ชั่วโมง₂โอ_2(aq) + 2 ฉัน^-_{(ที่นี่)} +โฮ⁺_{(ที่นี่)} → 2 ชั่วโมง₂โอ₍₁₎ +1 ฉัน_2(s)

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

• ตอนนี้เหลือเพียงการปรับสมดุลไฮโดรเจนไอออนบวกของสมาชิกที่ 1 และสัมประสิทธิ์จะต้องเท่ากับ 2 เพราะในสมาชิกที่ 2 มี 4 ไฮโดรเจน และในสมาชิกที่ 1 มีอยู่แล้วสอง:

1 ชั่วโมง₂โอ_2(aq) + 2 ฉัน^-_{(ที่นี่)} +2 ฮ⁺_{(ที่นี่)} → 2 ชั่วโมง₂โอ₍₁₎ +1 ฉัน_2(s)

• ตัวรีดิวซ์: เมื่อใดก็ตามที่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ออกซิไดซ์ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ มันจะสร้างออกซิเจน (O₂) เป็นผลิตภัณฑ์

ตัวอย่างที่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กำลังลดลงคือเมื่อสัมผัสกับโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnOKM₄). สารนี้มีสีม่วงที่มีลักษณะเฉพาะ แต่เมื่อสัมผัสกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ สารนี้จะกลายเป็นไม่มีสี เนื่องจากแมงกานีสทั้งหมดมีอยู่ใน MnO ion₄^- ของสารละลายเปอร์แมงกาเนตลดลง ทำให้เกิด Mn ion²⁺ดังที่แสดงด้านล่าง:

^{+1 -1 +7 -2 +1 0 +2 +1 -2}
โฮ₂โอ₂ + MnO₄^-+ โฮ⁺ → ดิ₂ + มิน²⁺+ โฮ₂โอ

เมื่อคำนวณ Nox เราจะเห็นว่าออกซิเจนในไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ออกซิไดซ์และทำให้แมงกานีสลดลง:

ดังในตัวอย่างก่อนหน้านี้ ∆Nox ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะเท่ากับ 2 เนื่องจากมีออกซิเจน 2 ตัวและแต่ละตัวสูญเสียอิเล็กตรอนไปหนึ่งตัว ดังนั้นเราจึงมี:

* O₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 จะเป็นสัมประสิทธิ์ของ MnO₄^-;

*MnO₄^- = ∆Nox = 5 → 5 จะเป็นค่าสัมประสิทธิ์ของO₂.

และชอบ O. ทั้งหมด₂ มาจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ สารทั้งสองมีค่าสัมประสิทธิ์เท่ากัน:

5 โฮ₂โอ₂ + 2MnO₄^-+ โฮ⁺ → 5 โอ₂ + มิน²⁺+ โฮ₂โอ

สมดุลโดยวิธีทดลอง เรามี:

5 ชั่วโมง₂โอ₂ + 2 นาที₄^-+ 6 ชั่วโมง⁺ → 5 ออนซ์₂ + 2 นาที²⁺+ 8 ชั่วโมง₂โอ

---

* สำหรับคำถามเกี่ยวกับวิธีการคำนวณเลขออกซิเดชัน (Nox) ของอะตอมและไอออนในปฏิกิริยา โปรดอ่านข้อความ "การกำหนดหมายเลขออกซิเดชัน (NOx)"

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

โฟกาซ่า, เจนนิเฟอร์ โรชา วาร์กัส "ปฏิกิริยาการลดออกซิเดชันที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-oxirreducao-envolvendo-agua-oxigenada.htm. เข้าถึงเมื่อ 28 มิถุนายน 2021.