Reactii de oxidare si reducere . Elemente galbanice

Pe baza structurii electronice a elementelor,oxidarea si reducerea au fost asociate cu fenomene cu transfer de electroni. 

OXIDAREA este procesul chimic in care specia chimica (atom,ion,molecula) cedeaza electroni. 

REDUCEREA este procesul chimic in care specia chimica accepta electroni. 

Specia chimica ,care cedeaza electroni are caracter reducator si se numeste agent reducator.

 Specia chimica,care accepta electroni are caracter oxidant si se numeste agent oxidant.

 Intrucat electronii nu pot exista liberi,nu pot exista independent numai reactii de oxidare sau numai reactii de reducere, ci au loc totdeauna reactii care cuprind ambele procese, adica reactii de oxido-reducere sau reactii redox.

 Intr-o reactie chimica cu transfer de electroni un atom cedeaza electroni (se oxideaza) si un atom accepta electroni (se reduce). Numarul electronilor cedati in procesul de oxidare este egal cu cel al electronilor acceptati in procesul de reducere. Pentru a analiza reactiile redox este necesara notiunea de numar de oxidare.

 NUMARUL DE OXIDARE,N.O.,este o masura a numarului de sarcini electrice pozitive si negative, reale sau formale, pe care un atom le implica in legaturile chimice cu alti atomi. N.O.este un numar intreg,pozitiv ,negativ si zero. Reguli de stabilire a N.O.:

 1.Substantele simple (formate din unul sau mai multi atomi de acelasi tip) au N.O. egal co zero.

 Ex: Na0 , H2 0 ,Cl2 0 etc.

 2.Hidrogenul,in compusi are N.O.=+1;

 exceptie face in hidruri cand N.O.H= ─1. Ex: H+1Cl, H2 +1O, H2 +1SO4; hidruri: NaH-1, CaH2 -1. 3.Oxigenul,in compusi are N.O.= ─2;
 exceptie face in peroxizi cand N.O.O = ─1. Ex: CaO-2, H2O-2, H2SO4 -2 ;
 peroxizi: H2O2 -1(apa oxigenata), Na2O2 -1(peroxid de sodiu).

4.In substantele ionice atomii au N.O. egale cu sarcina ionilor respectivi.

 Ex:Na+1Cl-1, Ca+2O-2, K+1(OH)-1.

5.Ionii poliatomici au N.O. egal cu sarcina ionului si egal cu suma algebrica a numerelor de oxidare a atomilor componenti.

 Ex:( S+6O4 -2 )-2 ionul sulfat are N.O. = ─2 = 1·(+6 ) + 4·(-2) ( N+5O3 -2) -1 ionul azotat are N.O. = ─1= 1·(+5) + 3·(-2).

 6.Intr-o substanta neutra suma algebrica a numerelor de oxidare ale atomilor componenti este egala cu zero. 

 Ex: H2 +1Sx O4 -2 N.O.= 2·(+1) + 1·x + 4·(-2) =0; +2 +x -8=0; x-6=0; x= +6; adica N.O.S= +6
Prin oxidare, numarul de oxidare al atomului creste. Prin reducere, numarul de oxidare al atomului scade.

Reactii cu schimb de electroni  STABILIREA COEFICIENTILOR REACTIILOR REDOX. CARACTER OXIDANT SI REDUCATOR. 

Pentru a stabilii coeficientii in reactiile redox se respecta urmatoarele etape: 

1. Se scriu reactantii si produsii de reactie. 

2. Se determina N.O. ale elementelor participante la reactie si se identifica speciile al caror N.O. variaza.

 3. Se scriu ecuatiile reactiilor de oxidare si de reducere, pe baza variatiei N.O. 

4. Se multiplica fiecare ecuatie cu un numar intreg pozitiv, astfel incat numarul electronilor cedati in timpul reactiei de oxidare sa fie egal cu numarul electronilor acceptati in timpul reactiei de reducere.

 5. Se scrie ecuatia reactiei chimice tinand cont de coeficientii stabiliti anterior.

 Ex: 1.,2. Fe0 + O2 0 Fe2 +3O3 -2 3.,4. 4· Fe0 -3e- Fe+3, oxidare, Fe agent reducator (sau Fe are caracter reducator). 3· O2 0 +4e- 2O-2, reducere, O2 agent oxidant (sau O2 are caracter oxidant). 4Fe0 -12e- 4Fe+2 3O2 0 +12e- 6O-2 5. Fe0 + O2 0 2 Fe2 +2O3 -2 4Fe0 + 3O2 0 2 Fe2 +2O3 -2

              Elementele Galvanice

Elementul galvanic (sau celulă galvanică, pilă electrică sau celulă voltaică) este un generator electrochimic de curent continuu bazat pe transformarea spontană a energiei chimice în energie electrică.

Este alcătuit din două plăci conductoare de naturi diferite (electrozii), introduse într-o soluție de electrolit; una din ele reprezintă polul pozitiv (sau catodul) sursei de curent, iar a doua placă - polul negativ (sau anodul).
Un exemplu de element galvanic îl constituie un vas cu soluție de acid sulfuric în care se află două plăci metalice - una de zinc și cealaltă de cupru; printr-un fir metalic conductor exterior, care leagă cele două plăci (electrozii), circulă un curent electric de la electrodul de cupru la cel de zinc.
Tensiunea electromotoare a elementului galvanic se datorează diferenței dintre potențialele de contact cu soluția ale metalelor din electrozi^[1]produsă prin concentrația diferită a electronilor^[2], aceasta producând un proces de difuzie a electronilor între cele 2 metale până la stabilirea unui echilibru caracterizat prin apariția unei diferențe de potențial electric (localizate într-un strat subțire de la suprafețele de contact dintre metale și electrolit) care compensează efectul difuziei^[3].

Lichidul sau soluția lichidă in care sunt introduși electrozii poate fi și o soluție de sare de bucătărie în apă ca în cazul pilei voltaice sau chiar apă distilată datorită autodisocierii ionice a dielectricului apă distilată prin autoprotoliza apei^[4].

Numele de „galvanic” vine de la cel al fiziologului italian Luigi Galvani, care l-a descoperit în timp ce făcea cercetări pe animale cu doi electrozi (sârme) diferiți. Numele de „pilă voltaică” provine de la fizicianul italian Alessandro Volta, cel care a inventat și a perfecționat pila electrică.