Název šablony: Inovace v chemii52/CH29/ , Vrtišková Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Název výukového materiálu: Chemické reakce a děje Autor: Mgr. Eva Vrtišková Předmět: Chemie Třída: IX. Tematický okruh: Chemické reakce a děje Téma: Oxidace a redukce Druh výukového materiálu: prezentace Použití ICT: interaktivní tabule, prezentace v.ppt, interaktivita Didaktické, metodické poznámky (popis použití výukového materiálu ve výuce): výklad doplňuje učivo o chemických dějích a reakcích a zjednodušeně vysvětluje podstatu oxidace, redukce, elektrolýzy a řadu kovů i princip dějů v olověném akumulátoru. Použité zdroje: -Chemie, učebnice pro devátý ročník ZŠ a víceletá gymnázia. FRAUS 2007, Plzeň. - Poznámky k učebnicím chemie.

Chemický děj, při kterém dochází ke změně oxidačních čísel Zvětšení oxidačního čísla je oxidace Zmenšení oxidačního čísla je redukce

Změny oxidačního čísla jsou důsledkem změn rozdělení nebo přenosu elektronů mezi atomy a ionty v průběhu reakce Měď se oxiduje a síra zároveň se redukuje Elektrony se při tom nemohou ztratit, neboť každá oxidace určitých částic je doprovázena redukcí jiných Oxidace probíhá zároveň s redukcí

Oxidační činidlo je látka, která elektrony přijímá (redukuje se) Nejběžnější oxidační činidlo je kyslík, oxidační číslo jeho atomů se mění z nuly na –II Redukční činidlo je látka, která elektrony odevzdává (oxiduje se) Jako redukční činidlo se uplatňuje oxid uhelnatý nebo uhlík

Označ oxidaci a redukci

Na porovnání oxidačně redukčních vlastností je založeno uspořádání kovových prvků do řady reaktivity Pořadí bylo stanoveno na základě mnoha ověřených pokusů (nejběžnější kovy) Ruský fyzikální chemik N.N. Beketov Řadil kovy podle oxidačně-redukčního potenciálu =Schopnost kovových prvků se oxidovat

Neúplný seznam

Vlevo jsou velmi reaktivní kovy, které snadno tvoří kationty ( K,Ca,Na – reagují s vodou, Mg –reaguje s horkou vodou) Vpravo jsou kovy nejméně reaktivní-méně snadno tvoří kationty (Cu, Hg, Ag, Au – ušlechtilé kovy) Do řady reaktivity se zařazuje také vodík( není kov) K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Au

Některé kovy nalevo od vodíku reagují se zředěnými kyselinami a uvolňuje se vodík Kovy napravo od vodíku reagují pouze s kyselinami, které mají oxidační účinky a vodík nevzniká Řada kovů je sestavena za předpokladu čistého povrchu kovu Čím více je kov nalevo, tím snáze se oxiduje a je lepší redukční činidlo Schopnost redukovat se klesá zleva doprava Každý kov v Beketovově řadě je schopen vyredukovat všechny kovy napravo od něj (sám se oxiduje)

K Na Ca Mg Al Zn Fe Pb H Cu Ag Pt Au Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4 – probíhá Cu + ZnSO4 neprobíhá Rozdílné oxidačně-redukční schopnosti kovů se využívá při elektrolytickém pokovování Např. pochromování, pozlacení, Předmět tvoří zápornou elektrodu - katodu

Chemická reakce vyvolaná průchodem stejnosměrného elektrického proudu Na katodě = záporná elektroda- se převádějí elektrony do roztoku a dochází k redukci kationtů Na anodě = kladná elektroda – odvádějí se elektrony a dochází k oxidaci na anionty Obě části reakce probíhají současně, ale na různých místech Produkty těchto reakcí mohou reagovat se složkami elektrolytu = elektrolyzovaný roztok nebo tavenina

Připojením elektrického zdroje k elektrodám vyvoláme elektrický proud. Elektrické pole vyvolá usměrněný pohyb kationtů a aniontů.Vzniká elektrolýza. Elektrolýza je jev, kdy při průchodu proudu elektrolytem nastávají na elektrodách látkové změny. Ionty, když dorazí k elektrodě odevzdají jí svůj náboj, mění se na atomy nebo molekuly, které se mohou vyloučit na povrchu elektrody nebo chemicky reagovat s materiálem elektrody.

K výrobě hydroxidu sodného Hliníku Vodíku Kyslíku K čištění kovů Galvanické pokovování

Zdrojem energie pro galvanické články, které poskytují elektrické napětí a proud, jsou oxidačně redukční chemické reakce Daniellův článek

Napětí článku cca 1,1v (záleží na koncentraci elektrolytu) Jednou elektrodou je zinkový plíšek v roztoku síranu zinečnatého Druhou elektrodu tvoří měděný plíšek v roztoku síranu měďnatého Prostory jsou odděleny porézní přepážkou- umožňuje vodivé spojení, ale brání smíchání roztoků Je-li odebírán proud dochází k oxidaci zinku na zinečnaté kationty a redukci měďnatých iontů na atomy mědi Zinek je záporným a měď kladným pólem článku

Podle definice je katodou elektroda, na které probíhá redukce. U Daniellova článku je to kladná elektroda- měď Zinek tvoří zápornou elektrodu – probíhá na ní oxidace – je anoda U elektrolýzy je to opačně anoda = kladná Katoda = záporná elektroda Galvanické články poskytují stejnosměrný elektrický proud Nevýhoda = vyčerpají se a přestanou dodávat el. proud

Tzv. sekundární články – lze nabíjet Např. olověný akumulátor

Záporný pól = olovo Kladný pól = oxid olovičitý Elektrolyt = kyselina sírová Při nabíjení probíhají opačné děje než při vybíjení akumulátoru Zdrojem elektrické energie jsou děje provázené změnou oxidačních čísel olova PbO2 Pb 2+ redukce Pb IV Pb II Pb Pb 2+ oxidace Pb Pb II

Má delší životnost než galvanický článek Redoxní děje probíhají oběma směry Po připojení na zdroj stejnosměrného proudu lze dobít Nabíjení a dobíjení lze opakovat (cca 1000x)

srovnání

Sekundární článek Kladná elektroda Částice se záporným nábojem Zvyšování oxidačního čísla Elektrochemické…. Rozklad el.proudem Látka odštěpující OH - Látka odštěpující H + Zmenšení oxidačního čísla Autor řady reaktivity kovů

Sekundární článek Kladná elektroda Částice se záporným nábojem Zvyšování oxidačního čísla Elektrochemické… Rozklad el.proudem Látka odštěpující OH - Látka odštěpující H + Zmenšení oxidačního čísla Autor řady reaktivity kovů akumulátor anoda elektron oxidace články elektrolýza zásada kyselina redukce Beketov

Tzv. suchý článek Kladná elektroda = uhlíková tyčinka obalená pastou obsahující oxid manganičitý a grafit Záporná elektroda = nádobka z kovového zinku Elektrolyt = pasta obsahující chlorid amonný Napětí 1,5V

aktivity%20kovu_.jpg ketov01.jpg/220px-Beketov01.jpg ch_a_plynoch/image001.jpg lvanick%C3%BD_%C4%8Dl%C3%A1nek.svg/300px- Galvanick%C3%BD_%C4%8Dl%C3%A1nek.svg.png Akumulator.jpg