4.2. Redoksreaktsioonid

Meie ümber kulgeb väga palju keemilisi muundumisi, mida saame liigitada redoksreaktsioonide hulka. Redoksreaktsioonid on näiteks õuna lõikepinna tumenemine õhu käes, meie igapäevane nii märkamatu tegevus nagu hingamine, hõbeehete tuhmumine aja jooksul, küünla põlemine jne. Redoksreaktsioone selgitab siinolev video.

Allikas: https://youtu.be/OH5M-kREEJk

Redoksreaktsioon on reaktsioon, mille käigus muutub vähemalt kahe keemilise elemendi oksüdatsiooniaste, kuna toimub elektronide üleminek ühelt aineosakeselt teisele. Redoksreaktsioonis toimub paralleelselt kaks protsessi: oksüdeerumine ja redutseerumine. Oksüdeerumine on protsess, kus aineosake loovutab elektrone ning selle käigus elemendi oksüdatsiooniaste kasvab. Redutseerumine on vastandprotsess: aineosake liidab elektrone ning seetõttu elemendi oksüdatsiooniaste kahaneb. Osake, mis liidab elektrone, on oksüdeerija ning osake, mis loovutab elektrone, on redutseerija.

Lihtsam on neid uusi mõisteid meelde jätta ja nendega tegutseda, kui jätad meelde seose: redutseerija reedab elektrone (annab elektrone ära). Elektron on negatiivse laenguga ja kui aineosake annab ära negatiivset laengut, muutub ta ise positiivsemaks ehk selle keemilise elemendi oksüdatsiooniaste suureneb. Protsess, mis redutseerijaga toimub on oksüdeerumine. Seega oksüdeerumine on elektronide loovutamise protsess ja siit edasi saad oksüdeerija ja redutseerumise mõistete tähendused juba ise tuletada.

Kuidas teha kindlaks, kas tegemist on redoksreaktsiooniga?

Selleks tuleb analüüsida toimuva reaktsiooni võrrandit, leides selles kõikide elementide oksüdatsiooniastmed. Võtame näiteks neutralisatsioonireaktsiooni võrrandi, kus omavahel reageerivad naatriumhüdroksiid ja vesinikkloriidhape:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Määrame kõikide elementide o.a-d.

 I  -II  I     I -I        I   -I      I  -II
NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Näeme, et mitte ühegi elemendi o.a ei muutunud, järelikult see reaktsioon pole redoksreaktsioon.

Analüüsime magneesiumi põlemisreaktsiooni võrrandit:

   0       0          II  -II
2 Mg + O₂→ 2 MgO

Selles võrrandis elementide o.a-d muutuvad ja tegemist on redoksreaktsiooniga. Määrame, mis on oksüdeerijaks ja redutseerijaks ning mis oksüdeerub ja mis redutseerub. Selleks on meil abi vastavatest mõistetest.

  0            II
Mg$\xrightarrow[]{-2e^{-}}$Mg

Nagu näed, magneesiumi o.a suureneb, järelikult ta loovutab elektrone – sellest lähtuvalt on ta redutseerija ja ise oksüdeerub.

 0         -II
O$\xrightarrow[]{+2e^{-}}$O

Siin näed, et hapniku o.a väheneb, seega ta liidab elektrone ja järelikult on oksüdeerija ning ise redutseerub. Jäta meelde, et metallide reageerimisel hapnikuga käituvad metallid redutseerijana ja hapnik oksüdeerijana.

Analüüsime järgmisena kaltsiumi reaktsiooni väävelhappega. Alustuseks määrame taas kõikide elementide o.a-d:

 0      I  VI -II      II  VI -II     0
Ca + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂↑

Nagu näed, muutuvad ka selles reaktsioonis kahe elemendi o.a-d:

 0            II
Ca$\xrightarrow[]{-2e^{-}}$Ca

Kaltsiumi o.a suureneb – ta loovutab elektrone. Järelikult on ta redutseerija ja ise oksüdeerub.

I            0
H$\xrightarrow[]{+1e^{-}}$H

Vesiniku o.a väheneb, seega ta liidab elektrone. Sellest tulenevalt on ta oksüdeerija ja ise redutseerub. Redoksvõrrandi tasakaalustmisel jäta meelde, et oksüdeerumisel ja redutseerumisel üleminevate elektronide arv peab olema võrdne, seega peaks viimase võrrandi korrutama läbi kahega.

Taas saad meelde jätta, et metallide reaktsioonidel hapetega käitub metall redutseerijana ja oksüdeerijaks on vesinikioonid.