Redox reacties zijn reacties waarbij elektronen worden overgedragen. Deze reacties komen veel voor. Verbrandingen zijn redox reacties. De accu’s in onze mobieltjes, camera’s etc maken gebruik van redox reacties. In het woord redox zit ‘ox’. Oxidatie is een reactie met zuurstof. In veel redox reacties speelt zuurstof een rol.
2Mg + O2 → 2MgO
Magnesium wordt hier geoxideerd. Met de magnesium atomen gebeurt het volgende:
Mg → Mg2+ + 2e-
Hieronder een filmpje van de reactie:
Als je goed kijkt zie je dat er water op het vuur wordt gespoten.
Een magnesiumbrand kun je niet blussen met water of CO2
Water zal zelfs zorgen voor een nog heftigere reactie. De temperatuur kan namelijk oplopen tot wel 3000ºC.
Het water zal ontleden en de vrijgekomen O2 zal bijdragen aan de reactie. Het verdampende water zorgt voor meer ruimte in de stof waar zuurstof bij kan komen. Dit alles draagt dus bij aan een nog fellere brand.
Een redox reactie bestaat uit twee halfreacties:
- Een reductie halfreactie
- Een oxidatie halfreactie.
Nu snap je misschien ook waar de naam RED-OX reactie vandaan komt. Kijk verder voor meer informatie over deze halfreacties, hoe jij ze succesvol op kunt stellen en hoe je van deze twee halfreacties een volledige redox reactie kunt maken.
Oxidatie (Reductor)
Bij een oxidatie (half) reactie worden er elektronen weggegeven.
Hieronder een voorbeeld van een oxidatiehalfreactie:
Mg → Mg2+ + 2e-
Het deeltje dat elektronen weggeeft noemen we de reductor.
De reductor zorgt voor een oxidatiereactie.
Reductie (Oxidator)
Bij een reductie (half) reactie worden er elektronen opgenomen.
Hieronder een voorbeeld van een reductiehalfreactie:
Cl2 + 2e- → 2Cl-
Het deeltje dat elektronen opneemtnoemen we de oxidator.
De oxidator zorgt voor een reductiereactie.
Redox reactie
De vorige 2 halfreacties vormen samen de hele oxidatie-reductie reactie of redoxreactie.
Mg + Cl2 → MgCl2 (s)
Je ziet dat hier geen elektronen zichtbaar zijn in de reactie. Maar de deeltjes Mg en Cl zijn na de pijl wel degelijk geladen. Eerst waren er elementaire deeltjes⇒ Na de reactie is er een zout.
Als je dit zout oplost zie je duidelijk dat er wel degelijk ladingen aanwezig zijn: MgCl2 +H2O → + Mg2+ + 2Cl-
Het bekendste voorbeeld van een redoxreactie is waarschijnlijk wel de batterij:
De redox reactie die hier optreed is de volgende:
NiOOH + MnO2 + Zn + H2O → Ni(OH)2 + MnOOH + ZnO
Wederom zie je geen elektronen omdat dit de volledige redoxreactie betreft.
Maar elektronen zijn wel degelijk aanwezig. Anders zou er geen stroom kunnen gaan lopen.
SAMENVATTEND
Een reactie waarbij overdracht van elektronen optreedt tussen atomen, moleculen of ionen,
noemen we een reductie-oxidatie reactie ofwel redoxreactie.
De oxidator neemt hierbij elektronen op en wordt daarbij gereduceerd.
De reductor staat elektronen af en wordt geoxideerd.
Hieronder nog even in een schema:
In een halfreactie zijn de elektronenen nog zichtbaar. In de volledige redoxreactie niet meer. De elektronen zijn dan overgedragen van de reductor naar de oxidator. In de volgende hoofdstukjes gaan we stapsgewijs een redox reactie opbouwen. Er komt namelijk nog wel wat bij kijken.
In het filmpje hieronder wordt alles nog eens uitgelegd:
Oxidatiegetallen
Inleiding
Voordat we kunnen beginnen te knutselen aan onze redoxreactie moeten we eerst naar de oxidatiegetallen kijken.
In een redoxreactie is het soms lastig te zien welk deeltje wordt geoxideerd en welk deeltje wordt gereduceerd:
N2 + 3H2 → 2NH3
Welk deeltje wordt nu geoxideerd? Of gereduceerd? De oxidatiegetallen zullen het ons vertellen.
Oxidatiegetallen
Definitie van het oxidatiegetal:De denkbeeldige lading van het atoom IN EEN VERBINDING
Een oxidatiegetal schrijf je boven het atoom, molecuul, ion in de reactievergelijking:
Er zijn een aantal vuistregels als het aankomt op de oxidatiegetallen:
Zuurstof O = -2 (behalve in peroxiden, dan -1)
Waterstof H = +1
Elementaire deeltjes (Cl2, I2) = Altijd 0
Enkelvoudig ionaire deeltjes (Cl- I- Na+) = de lading van het ion (Cl- = -1 Mg2+ = +2)
Hieronder een voorbeeldje van halfreactie waarbij een elementair deeltje (oxidatie getal = 0)
in een enkelvoudig ionair deeltje veranderd (oxidatiegetal = hetzelfde als de lading van het ion)
Ook in samengestelde ionen geld dat je het oxidatiegetal kan vinden van een onbekend atoom als je bv weet
dat zuurstof altijd een oxidatiegetal heeft van -2
I2 is een elementair deeltje. Dus heeft het oxidatiegetal (denkbeeldige lading) 0.
Hoe komt men nu bij een oxidatiegetal van +5 voor Jood in IO3- ?
Stap 1: kijk naar het aantal zuurstof atomen. Zuurstof heeft een oxidatiegetal van -2
In dit geval 3 zuurstof atomen. Dan is het samengestelde oxidatiegetal van O = -6
Stap 2: kijk naar de echte lading van het ion. Je telt de min lading op bij het oxidatiegetal van zuurstof.
In dit geval -6 + 1 = -5 ⇒ je ziet dat de 1- lading van IO3-wordt gerekend als +1 in de berekening.
Stap 3: Het 1e atoom in de verbinding heeft nu het oxidagetal dat nodig is om het totaal van de denkbeeldige lading op 0 te zetten.
Jood heeft nu dus het oxidatiegetal dat ervoor zorgt dat als je ze beide optelt ze samen 0 zijn. -5 +5 = 0
Voor de pijl: Elementaire deeltjes hebben een lading van 0
Na de pijl: Waterstof is altijd +1 ⇒ 6 waterstof in 2NH3 dus H= +6
Stikstof krijgt dan de lading -6
Waterstof is positief geworden dus heeft elektronen weggegeven:
3H2 → 6 H+ + 6e− → oxidatie reactie, waterstof is geoxideert,waterstof is een reductor.
Stikstof is negatief geworden dus heeft elektronen opgenomen:
N2 + 6e- → 2N3-→ reductie reactie, stikstof is gereduceert,stikstof is een oxidator.
Hieronder een filmpje over het bepalen van oxidatiegetallen:
Opgaven
Eerst maar eens een voorbeeld:
Voorbeeld 1
Wat is het oxidatiegetal van Pb?
Antwoord: het oxidatie getal is 0 want Pb is een elementair deeltje.
Voorbeeld 2
Wat is het oxidatiegetal van Pb2+
Antwoord: Het oxidatiegetal is hier +2 omdat het een enkelvoudig ion betreft.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Opgave 1
a Wat is het oxidatiegetal van Br?
b Wat is het oxidatiegetal van O2?
c Wat is het oxidatiegetal van Zn2+
d Wat is het oxidatiegetal van Cr in Cr2O72-?
e Wat is het oxidatiegetal van C in H2C2O4?
Opgave 2
Geef de oxidatiegetallen van alle atomen in de volgende verbindingen
a Na2CO3
b PO43-
c H2O2
d H3AsO5
Het oxidatiegetal zal tijdens een redoxreactie veranderen:
+3 0
Al3++ 3e− → Al(s) <-- Hier wordt het oxidatiegetal lager. Het deeltje wordt gereduceert.
Het is een oxidatiehalfreactie. +2 +3
Fe2+ → Fe3+ + e- <-- Hier wordt het oxidatiegetal hoger. Het deeltje wordt geoxideert.
Het is een een reductiehalfreactie.
Een oxidatie is dus het proces waarbij een deeltje elektronen afstaat en een reductie is het proces waarbij een deeltje elektronen opneemt. Beide zijn halfreacties. Halfreacties maken is niet lastig. Maak gebruik van het stappenplan!
Halfreactie opstellen (het stappenplan)
Voordat je een hele redoxreactie kunt maken moet je eerst de oxidatie en de reductiehalfreactie opstellen.
Als je je aan een paar simpele regels houdt is vrij gemakkelijk aan te leren:
1 Maak de massabalans van het “vreemde” atoom kloppend
BrO3- → Br- *dat is bij deze halfreactie niet nodig. Aan beide kanten staat één Br atoom.
2 Maak het verschil in oxidatiegetal van het “vreemde” atoom kloppend met elektronen +5-1
BrO3- + 6e- → Br-
3 Maak nu de lading links en rechts gelijk met H3O+ (of OH-)
BrO3- + 6e- + 6H3O+ → Br-
4 Maak zuurstof links en rechts gelijk met H2O
BrO3- + 6e- + 6H3O+ → Br- + 9H2O
5 Controleer het aantal waterstoffen links en rechts
6 · 3 → 9 · 2 (beide 18.. de halfreactie klopt)
Voor een filmpje waarin het stappenplan wordt uitgewerkt zie onderaan de pagina 'halfreacties optellen'.
Hieronder kun je een PDF'je van het stappenplan downloaden om uit te printen:
De opgaven die je krijgt zullen vaak op een bepaalde manier worden opgeschreven:
Bijvoorbeeld: Pb2+/ Pb <-- dit noemen we reactiekoppels.
We zullen eens twee van deze opgaven uitwerken tot volwaardige halfreacties:
Voorbeeldopgave 1
Halfreactie: I2 / I-
Doorloop nu de stappen van het stappenplan:
1 Vreemde atoom kloppend maken
2 Oxidatiegetallen plaatsen
4 O'tjes kloppend maken met H3O+
5 H'tjes kloppend maken met H2O
Dan komt je uitkomst er zo uit te zien:
Voorbeeldopgave 2
Halfreactie: IO3- /I-
Doorloop wederom het stappenplan:
1 Vreemde atoom kloppend maken
2 Oxidatiegetallen plaatsen
4 O'tjes kloppend maken met H3O+ (niet nodig in dit geval)
5 H'tjes kloppend maken met H2O (niet nodig in dit geval)
Opgave 1
a Geef de oxidatiegetallen van Cr in → Cr2O72- / Cr3+
b Geef de oxidatiegetallen van Mn in → MnO4- / Mn2+
c Geef de oxidatiegetallen van S in → H2SO4 / SO2
d Geef de oxidatiegetallen van S in → S2O82- / SO2-
Opgave 2
Maak de volgende halfreacties kloppend:
a Mg / Mg2+
b Cl2 / Cl-
c Ag /Ag2O
d Ce4+/Ce3+
Opdracht 3
Geef van alle halfreacties uit opgave 2 aan of het om een oxidatie of reductie gaat.
Opgave 4
Maak van opgave 1 de volledige halfreactie kloppend.
Opgave 5
Geef het oxidatie getal C in (COOH)2
Hieronder kun je de uitwerkingen van de opgaven vinden:
Oxidatie en reductie gaan altijd samen, het ene proces kan nooit optreden zonder het andere.
Het aantal door de reductor afgestane elektronen is altijd gelijk aan het aantal door de oxidator opgenomen elektronen.
De halfreacties worden dus samen één redoxreactie. In de redoxreactie zie je geen elektronen terug. Deze zijn voor en na de pijl tegen elkaar "weggevallen".
Ik heb 2 halfreacties gemaakt:
+2 +7
Mn2+ + 12 H2O → MnO4- + 5e- + H3O+ ⇒ een oxidatiehalfreactie (de reductor)
+12 +6
Cr2O72- + 6e-+ 14 H3O+ → 2Cr3+ + 21 H2O ⇒ een reductiehalfreactie (de oxidator)
Nu moeten we de reacties optellen tot een volwaardige redoxreactie. Maar hoe gaat dat?
De elektronen zouden voor en na de pijl hetzelfde moeten zijn om ze tegen elkaar te laten "wegvallen".
We kunnen dit alsvolgt oplossen:
Mn2+ + 12 H2O → MnO4- + 5e- + 8 H3O+x6
Cr2O72- + 6e-+ 14 H3O+ → 2Cr3+ + 21 H2O x5
Je kunt het aantal elektronen van de oxidatie halfreactie als vermedigvuldigingsfactor achter de reductie reactie zetten.. en omgekeerd. Nu zullen de elektronen in beide halfreacties hetzelfde zijn:
Hieronder een filmpje over het oplossen van een halfreactie:
Opgaven
Hieronder staan een aantal redox koppels. Hier kun je volledige halfreacties van maken met het stappenplan.
Vervolgens kun je de 2 halfreacties optellen tot een volledige redox reactie. Als het goed is.
Cl2 / Cl-
S2O32- / SO42-
IO3- / I2
I- / I2
MnO4- / Mn2+
Fe2+ / Fe3+
H2O / O2
CO2 / C6H12O6
Probeer de eerste 2 koppels ook eens kloppend te maken met OH- i.p.v. H3O+
Hieronder kun je de uitwerkingen van de opgaven vinden:
Het arrangement Per 2.3 Niv 3 Chemie theorie Redox is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
Uitwerkingen opgaven oxidatiegetallen.pdf
