ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2 ( 1 ) ↓ Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2 ( 1 )

↓ Η+ + e  H ( 2 ) Zn – 2e  Zn++ ( 3 ) Το άτομο του Zn απέβαλλε δύο (2) ηλεκτρόνια και μεταβλήθηκε σε θετικό ιόν (Zn++) ενώ κάθε ένα από δύο άτομα υδρογόνου προσέλαβε ένα ηλεκτρόνιο και μεταβλήθηκαν από θετικά ιόντα (Η+) σε ολοκληρωμένα άτομα. Η κατάσταση των ιόντων χλωρίου παρέμεινε σταθερή. ↓ Η+ + e  H ( 2 ) Zn – 2e  Zn++ ( 3 )

Εάν παρατηρήσουμε προσεκτικά την αντίδραση θα δούμε ότι τα δύο ηλεκτρόνια, που αποβλήθηκαν από το άτομο του Zn προσλήφθηκαν από τα ιόντα Υδρογόνου, δηλαδή ο αριθμός των αποβληθέντων ηλεκτρονίων ισούται με τον αριθμό των προσληφθέντων. Στην προηγούμενη αντίδραση (1) έλαβαν χώρα δύο ξεχωριστά φαινόμενα αυτό της αποβολής ηλεκτρονίων από ένα άτομο και αυτό της πρόσληψης των αποβληθέντων ηλεκτρονίων από κάποιο άλλο. Ταυτόχρονα παρατηρήθηκε και μεταβολή της οξειδωτικής κατάστασης δύο στοιχείων δηλαδή του ηλεκτρικού φορτίου, που φέρουν τα άτομα.

ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ↓ Mέτρο της οξειδωτικής κατάστασης των ατόμων ή των ιόντων ↓ Αριθμητικά ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που ένα άτομο προσέλαβε ή απέβαλε κατά τη δημιουργία ενός δεσμού. ↓ Ο αριθμός οξείδωσης των θετικών ιόντων είναι θετικός, ενώ των αρνητικών ιόντων είναι αρνητικός.

Τα δύο φαινόμενα της ταυτόχρονης αποβολής και πρόσληψης ηλεκτρονίων αποτελούν δύο φάσεις, που λαμβάνουν χώρα ταυτοχρόνως, ενός ενιαίου φαινομένου, το οποίο ονομάζεται οξειδοαναγωγή. ↓ αποτελείται από δύο επιμέρους φαινόμενα,όπως στο παρακάτω σχήμα:

__________________________ Αναγωγή ↓ Ονομάζεται το φαινόμενο της πρόσληψης ηλεκτρονίων από ένα άτομο ή ιόν κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης που εκφράζεται με την αλγεβρική μείωση του αριοθμού οξείδωσής του. __________________________ Η αντίδραση (1) είναι μια οξειδωαναγωγική αντίδραση που περιγράφεται από τις ημιαντιδράσεις (2) & (3). Οξείδωση ↓ Ονομάζεται το φαινόμενο της αποβολής ηλεκτρονίων από ένα άτομο ή ιόν κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης που εκφράζεται με την αλγεβρική αύξηση του αριθμού οξέιδωσής του.

ΜΕΘΟΔΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΩΝ Οι ημιαντιδράσεις μιας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης επιπροσθέτως βοηθούν και στον προσδιορισμό των συντελεστών της, ο οποίος βασίζεται στη θεμελιώδη αρχή ότι ο αριθμός των αποβληθέντων ηλεκτρονίων ισούται με τον αριθμό των προσληφθέντων. _________________________________________ Για παράδειγμα, έστω η αντίδραση: FeCl3 + H2S  FeCl2 + S + HCl

α. Κατ’αρχήν προσδιορίζουμε τους αριθμούς οξείδωσης των ατόμων και των ιόντων και στα δύο σκέλη της αντίδρασης λαμβάνοντας υπόψιν μας ότι: το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης των ιόντων που απαρτίζουν το μόριο μιας ετεροπολικής ένωσης ισούται με μηδέν ο αριθμός οξείδωσης των ατόμων ισούται με μηδέν (διότι κατέχουν το συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων τους) ο αριθμός οξείδωσης ορισμένων στοιχείων, που θεωρούνται στοιχεία-κλειδιά, είναι γνωστός. Τα στοιχεία αυτά εφόσον απαντώνται με τη μορφή ιόντων έχουν σταθερό αριθμό οξείδωσης. Πιο συγκεκριμένα είναι:

Ομάδας ΙΑ (αλκάλια). αριθ. Οξείδωσης +1 « ΙΙΑ (αλκ. γαίες) Ομάδας ΙΑ (αλκάλια) αριθ. Οξείδωσης +1 « ΙΙΑ (αλκ. γαίες) « +2 « VIIA (αλογόνα) « (κυρίαρχος) -1 Οξυγόνο « « -2 ( συμβουλευθείτε τον Περιοδικό Πίνακα στο τέλος της άσκησης ) άρα: α΄ σκέλος αριθ. οξείδωσης Fe +3 « « Cl -1 « « S -2 « « H +1 β΄ σκέλος « « Fe +2 « « Cl -1 « « S 0 « « H +1

β. Προσδιορίζουμε τα δύο (2) στοιχεία, τα οποία συμμετέχουν στην οξειδοαναγωγή εντοπίζοντας τα στοιχεία που εμφανίζονται με διαφορετικό βαθμό οξείδωσης στα δύο σκέλη της αντίδρασης, άρα τα στοιχεία αυτά είναι Fe και S με αριθμό οξείδωσης στο α’ και β’ σκέλος +3, +2 και -2, 0 αντίστοιχα.

γ. σημειώνουμε τις οξειδοαναγωγικές ημιαντιδράσεις αναφέροντας τον αριθμό των ηλεκτρονίων που αποβάλλονται και προσλαμβάνονται Fe+3 + e  Fe+2 (Αναγωγή) S-2 - 2e  S0 (Οξείδωση)

δ. τοποθετούμε στο α΄ σκέλος ως συντελεστή στην ένωση του στοιχείου, που ανάγεται, το πηλίκο του συντελεστή των ηλεκτρονίων, που αποβάλλει το στοιχείο που οξειδώνεται, προς τον δείκτη του στοιχείου που ανάγεται και αντιστρόφως για το στοιχείο, που οξειδώνεται, δηλαδή συντελεστής στο FeCl3 ( το 2 :1 = ) 2 και συντελεστής στο H2S ( το 1 :1 = ) 1 άρα 2FeCl3 + H2S  FeCl2 + S + HCl Εάν κάποιος συντελεστής, που προκύπτει, δεν είναι ακέραιος διπλασιάζεται ή τριπλασιάζεται ώστε να προκύψει ακέραιος αριθμός. Αναλόγως πολλαπλασιάζεται και ο συντελεστής του άλλου στοιχείου της οξειδοαναγωγής.

ε. στη συνέχεια τοποθετούνται συντελεστές στις ενώσεις των στοιχείων της οξειδοαναγωγής στο β΄ σκέλος έτσι ώστε ο αριθμός των ατόμων στο α΄ και στο β΄ σκέλος να είναι ίδιος 2FeCl3 + H2S  2FeCl2 + S + HCl

στ. ακολούθως μετράμε τα άτομα του χλωρίου και του υδρογόνου (με αυτή τη σειρά) και τοποθετούμε στις ενώσεις τους τους ανάλογους συντελεστές 2FeCl3 + H2S  2FeCl2 + S + 2HCl Εάν στα αντιδρώντα σώματα (α΄ σκέλος) υπάρχουν ρίζες, οι οποίες δεν συμμετέχουν στην οξειδοαναγωγή, αυτές μετρώνται πρώτες από το β΄ σκέλος

ζ. Τέλος για να ελέγξουμε την ορθότητα των συντελεστών πολλαπλασιάζουμε τον συντελεστή της ένωσης του οξειδουμένου στοιχείου επί τον δείκτη του οξειδουμένου στοιχείου στην ένωση του επί τον αριθμό των ηλεκτρονίων, που αποβάλλει το οξειδούμενο στοιχείο. Κάνουμε το ίδιο και για το αναγόμενο στοιχείο με τους αντίστοιχους συντελεστές. Τα δύο γινόμενα πρέπει να ταυτίζονται.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ FeSO4 + HNO3 + H2SO4  Fe(SO4)3 + NO + H2O « Ν +5 « H +1 « Ο -2 β΄ σκέλος « Fe +3 « SO4 -2 « Ν +2 « H +1 « Ο -2

β. Τα στοιχεία της οξειδοαναγωγής είναι ο Fe και το N γ. Fe+2 - e  Fe+3 (Α) Ν+5 + 3e  Ν+2 (Ο) δ. 3FeSO4 + HNO3 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + NO + H2O ε. 6FeSO4+2HNO3 + H2SO4  3Fe2(SO4)3 + 2NO + H2O στ. 6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4  3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O