5.2. Redoksreaktsioonid

Meie igapäevaelus 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 Sulle 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. Redoksreaktsiooni puhul toimuvad 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.

Et Sul oleks lihtsam neid uusi mõisteid meelde jätta ja nendega tegutseda, jäta meelde järgmine seos: redutseerija reedab elektrone (annab elektrone ära). Kuna elektron on negatiivse laenguga, siis negatiivset laengut ära andes muutub aineosake ise positiivsemaks ehk elektrone loovutava keemilise elemendi oksüdatsiooniaste suureneb. Protsess, mis redutseerijaga toimub, on oksüdeerumine. Seega oksüdeerumine on elektronide loovutamise protsess ning 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

Kui vaadata nüüd leitud o.a-sid, näeme, et mitte ühegi elemendi o.a ei muutunud ja saame teha järelduse, et see reaktsioon pole redoksreaktsioon.

Analüüsime magneesiumi põlemisreaktsiooni võrrandit.

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

Selles võrrandis elementide o.a-d muutuvad ja seetõttu on tegemist redoksreaktsiooniga. Määrame reaktsioonis elemendi, mis on oksüdeerijaks, ja elemendi, mis on redutseerijaks, ning elemendi, mis oksüdeerub, ja elemendi, 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 ja väävelhappe vahelise reaktsiooni võrrandit.

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

Näeme, et vesiniku o.a väheneb, seega ta liidab elektrone. Sellest tulenevalt on ta oksüdeerija ja ise redutseerub.

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