Elektronenoverdracht

Leerdoelen

•Je kunt aanwijzen dat stoffen elektronen kunnen opnemen of afstaan

•Je kunt redoxreacties opstellen met behulp van halfreacties

•Je kunt redoxreacties herkennen aan elektronenoverdracht of verandering in lading

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(\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

Het proces tot één reactievergelijking

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-halfvergelijking met 2 zodat het aantal elektronen gelijk is aan de elektronen in de zuurstof-halfvergelijking.

•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^{-}\to2O^{2-}

Optellen en eindsom

Door deze halfvergelijkingen op te tellen, verdwijnen de elektronen:

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

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

Reductor halfvergelijking (magnesium): 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 halfvergelijking (waterstofionen): 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

De som van deze reacties geeft de totale redoxreactie: Mg\left(s\right)+2\;H^{+}\to Mg^{2+}+H_2\left(g\right)Mg\left(s\right)+2H^{+}\to Mg^{2+}+H_2\left(g\right)Mg\left(s\right)+2H^{+}\;\to Mg^{2+}+H_2\left(g\right)Mg\left(s\right)+2H^{+}\to Mg^{2+}+H_2\left(g\right)Mg\left(s\right)+2H^{+}\to Mg^{2+}+H_2\left(\right)Mg\left(s\right)+2H^{+}\to Mg^{2+}+H_2Mg\left(s\right)+2H^{+}\to Mg^{2+}+HMg\left(s\right)+2H^{+}\to Mg^{2+}+Mg\left(s\right)+2H^{+}\to Mg^{2+}Mg\left(s\right)+2H^{+}\to Mg^2Mg\left(s\right)+2H^{+}\to MgMg\left(s\right)+2H^{+}\to MMg\left(s\right)+2H^{+}\toMg\left(s\right)+2H^{+}-Mg\left(s\right)+2H^{+}Mg\left(s\right)+2H^{+}0Mg\left(s\right)+2H^{+}Mg\left(s\right)+2HMg\left(s\right)+2Mg\left(s\right)+Mg\left(s\right)Mg\left(\right)Mg\left(S\right)Mg\left(\right)MgM

Herkennen van redoxreacties

Stel jezelf de volgende vragen:

•Is er sprake van elektronenoverdracht?

•Verdwijnen of ontstaan er elementen?

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