Elektronenoverdracht

Leerdoelen

•Je kunt uitleggen dat een reductor elektronen afstaat en een oxidator elektronen opneemt.

•Je kunt redoxreacties opstellen met behulp van halfreacties

•Je kunt redoxreacties herkennen aan elektronenoverdracht of het ontstaan en verdwijnen van elementen.

Elektronenoverdracht in koper en zuurstof

Laten we het voorbeeld van het Vrijheidsbeeld bekijken. Dit beroemde standbeeld was oorspronkelijk koperkleurig, maar werd later groen door de reactie met zuurstof en koolstofdioxide, wat resulteerde in kopercarbonaat.

Koper () is een reductor, omdat het elektronen kan afstaan en koperionen (Cu^{2+}Cu^2Cu^2+Cu^2CuCu6Cu62Cu6CuCu{+}Cu^{+}Cu{2}^{+}) vormt. Zuurstof (O_2OO\_), aan de andere kant, is een oxidator die elektronen opneemt en oxide-ionen (O^{2-}O^2OO^O^{2}O^{2}^) vormt.

Halfreacties

Reductor (koper) Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}+2e^{-}Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(\right.+2e^{-}Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(a\right.+2e^{-}Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(aq\right.+2e^{-}Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(aq\right)+2e^{-}Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(aq+2e^{-}\right)Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(aqO+2e^{-}\right)Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(aq+2e^{-}\right)Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(a+2e^{-}\right)Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}\left(+2e^{-}\right)Cu\left(s\right)\to Cu^{2+}+2e^{-}Cu\left(\right)\to Cu^{2+}+2e^{-}Cu\to Cu^{2+}+2e^{-}Cu\to Cu^{2+}+2eCu\to Cu^{2+}+2Cu\to Cu^{2+}+Cu\to Cu^{2+}Cu\to Cu^2Cu\to Cu^2+Cu\to Cu^2Cu\to CuCu\to CCu\toCu-CuC

Oxidator (zuurstof) O_2\left(g\right)+4e^{-}\to2O^{2-}O_2\left(g\right)+4e^{-}\to2O^2O_2\left(g\right)+4e^{-}\to2O^2-O_2\left(g\right)+4e^{-}\to2O^2O_2\left(g\right)+4e^{-}\to2OO_2\left(g\right)+4e^{-}\to2O_2\left(g\right)+4e^{-}\toO_2\left(g\right)+4e^{-}-O_2\left(g\right)+4e^{-}O_2\left(g\right)+4eO_2\left(g\right)+4O_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)O_2\left(\right)O_2\left(G\right)O_2\left(\right)O_2O

De totaalreactie opstellen

Om een correcte redoxreactie op te stellen, moet het aantal elektronen aan beide zijden gelijk zijn. Daarom vermenigvuldig je de halfreacties om dit aantal gelijk te maken. Vermenigvuldig de koper-halfreactie met 2 zodat het aantal elektronen gelijk is aan de elektronen in de zuurstof-halfreactie.

•2\;Cu\left(s\right)\to2\;Cu^{2+}+4\;e^{-}2\;Cu\left(s\right)\to2\;Cu^{2+}+4e^{-}2\;Cu\left(s\right)\to2Cu^{2+}+4e^{-}2Cu\left(s\right)\to2Cu^{2+}+4e^{-}2Cu\left(\right)\to2Cu^{2+}+4e^{-}2Cu\to2Cu^{2+}+4e^{-}2Cu\to2Cu^{2+}+e^{-}2Cu\to2Cu^{2+}+2e^{-}2Cu\to Cu^{2+}+2e^{-}

•O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}\left(\right.O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}\left(a\right.O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}\left(a\right)O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}\left(aq\right)O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}\left(aq_{}\right)O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}\left(aq\right)O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}\left(a\right)O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}\left(\right)O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2\;O^{2-}O_2\left(g\right)+4\;e^{-}\to2O^{2-}

Door deze halfreacties op te tellen, verdwijnen de elektronen:

2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2\;CuO\left(s\right)2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2\;CuO\left(s\right)2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2\;CuO\left(\right)2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2\;CuO2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2CuO2Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2CuO2Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2Cu2Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2C2Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to22Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2Cu^{2+}2Cu\left(s\right)+O_2\left(\right)\to2Cu^{2+}2Cu\left(s\right)+O_2\to2Cu^{2+}2Cu\left(s\right)+O_2g\to2Cu^{2+}2Cu\left(s\right)O_2g\to2Cu^{2+}2Cu\left(s\right)\to2Cu^{2+}2Cu\left(s\right)\to2Cu^{2+}+4e^{-}2Cu\left(\right)\to2Cu^{2+}+4e^{-}

Dit proces laat zien hoe twee koperatomen en één zuurstofmolecuul reageren om koperoxide (CuO) te vormen.

Een ander voorbeeld

Een veelvoorkomende proef: Magnesiumlint (Mg) wordt in een zure oplossing (zoals zwavelzuur) geplaatst, en je ziet een gas (H₂) vrijkomen. Dit zijn de betrokken halfreacties:

Halfreacties

Reductor (magnesium): Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq\right)+2\;e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aqP+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(a+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}+2\;e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(\right.+2\;e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(a\right.+2\;e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq\right.+2\;e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq_{}\right.+2\;e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq_{}\right)+2\;e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq_{}+2\;e^{-}\right.Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq_{}+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(aq+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(a+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}\left(+2\;e^{-}\right)Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}+2\;e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}+2e^{-}Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}+2eMg\left(s\right)\to Mg^{2+}+2Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}+Mg\left(s\right)\to Mg^{2+}Mg\left(s\right)\to Mg^2Mg\left(s\right)\to MgMg\left(s\right)\to MMg\left(s\right)\toMg\left(s\right)-Mg\left(s\right)Mg\left(\right)MgM

Oxidator (waterstofionen): 2\;H^{+}\left(aq\right)+2\;e^{-}\to H_2\left(g\right)2\;H^{+}\left(aq+2\;e^{-}\to H_2\left(g\right)\right)2\;H^{+}\left(a+2\;e^{-}\to H_2\left(g\right)\right)2\;H^{+}\left(+2\;e^{-}\to H_2\left(g\right)\right)2\;H^{+}+2\;e^{-}\to H_2\left(g\right)2\;H^{+}+2e^{-}\to H_2\left(g\right)2H^{+}+2e^{-}\to H_2\left(g\right)2H^{+}+2e^{-}\to H_2\left(\right)2H^{+}+2e^{-}\to H_22H^{+}+2e^{-}\to H2H^{+}+2e^{-}\to2H^{+}+2e^{-}-2H^{+}+2e^{-}2H^{+}+2e2H^{+}+22H^{+}+2H^{+}2H2

Totaalreactie

De som van deze reacties geeft de totale redoxreactie:

Herkennen van redoxreacties

Stel jezelf de volgende vragen:

•Verandert de lading van een deeltje?

•Verdwijnen of ontstaan er elementen?

Als één van de bovenstaande vragen met ‘ja’ beantwoord kan worden, is er sprake van een redoxreactie.

1.De reactie2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2\;CuO\left(s\right)2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2\;CuO\left(s\right)2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2\;CuO\left(\right)2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\right)\to2\;CuO2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(g\to2\;CuO\right)2\;Cu\left(s\right)+O_2\left(\to2\;CuO\right)2\;Cu\left(s\right)+O_2\to2\;CuO2\;Cu\left(s+O_2\to2\;CuO\right)2\;Cu\left(+O_2\to2\;CuO\right)2\;Cu\left(S+O_2\to2\;CuO\right)2\;Cu\left(+O_2\to2\;CuO\right)2\;Cu+O_2\to2\;CuO2\;Cu9+O_2\to2\;CuOis een redoxreactie, want koper staat twee elektronen af en wordt omgezet tot een koperion.

2.De reactieis geen redoxreactie, want beide deeltjes hebben voor en na de pijl dezelfde lading. Het is een oplosvergelijking.

3.De reactieis een redoxreactie, want natrium is voor de pijl ongeladen en is na de pijl positief geladen en heeft dus een elektron afgestaan.

4.De reactie2\;H_2(g)+O_2(g)\to2\;H_2O(g)2\;H_2(g)+O_2(g)\to2\;H_2O()2\;H_2(g)+O_2(g)\to2\;H_2O(l)2\;H_2(g)+O_2(g)\to2\;H_2O()is een redoxreactie, want er verdwijnen elementen (waterstof en zuurstof).