Az elemek lehetséges oxidációs számai

Az előadások a következő témára: "Az elemek lehetséges oxidációs számai"— Előadás másolata:

1 Az elemek lehetséges oxidációs számai

2

3 Redoxi folyamatok a talajban
Elektronakceptorok – Oxidálószerek: O2, NO3-, MnIII, MnIV, FeIII vegyületek, SO42- Elektrondonorok - Redukálószerek: növényi maradványok talaj szervesanyag C tartalma szerves N, S (-NH2, -NH, -SH, NH4+, S2-) , Mn2+, Fe2+ A talaj színe: vörös – FeIII szürke, fekete (Fe-humát) - FeII

4 A nitrogén oxidációs állapotai
HNO2 salétromossav HNO3 salétromsav

5 Nitrogén körforgalom Denitrifikáció Szennyvíz-tisztitásban is
NO3- + CH3OH → N2 + CO2 + H2O + OH-

6

7 pl. [Fe2+] meghatározása
Redoxireakciók Redoxireakció: elektronátadási folyamat Oxidáció: elektronleadás (oxidációs szám nő) Redukció: elektronfelvétel (oxidációs szám csökken) Redoxititrálások: pl. [Fe2+] meghatározása KMnO4-gyel szinproporció OCl(aq) + Cl(aq) + 2H+(aq) Cl2(g) + H2O diszproporció Egyenletek rendezése az oxidációs szám változások legkisebb közös többszöröse alapján!

8 Redukáló- és oxidálószerek
Hogyan lehetne számmal jellemezni az oxidáló/redukáló képességet?

9 Elektródok Elektród: olyan rendszer, amelyben elsőrendű vezető (fém) érintkezik másodrendű vezetővel (fémionok vizes oldata)

10 Galváncellák _ + Zn(sz) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(sz),
két folyamat térbeli elválasztása: vatta sóhíd -oldat réz- katód cink- anód _ + oxidáció redukció Zn(sz) = Zn2+(aq) +2e– Cu2+(aq) +2e– = Cu(sz) (1 M) (1 M) Celladiagram: Zn | Zn2+(aq) Cu2+(aq) | Cu Elektromotoros erő (E): az a feszültség, ami akkor mérhető, amikor a cellán nem folyik át áram

11 A standard hidrogénelektród
H+(aq) + e =1/2 H2(g) Megállapodás szerint: eºH+/H2 := 0 Félcella-reakciója: Pt | H2 | 1 M H+(aq) pontosabban(!): Pt | H2 | 1 mol H+ /1 kg oldat

12 Az elektródpotenciál Az elektród potenciálja (e): annak a galváncellának az elektromotoros ereje, amelynek az egyik elektródja a kérdéses elektród, a másik pedig a standard hidrogénelektród Standardpotenciál (eº): egységnyi koncentrációjú (aktivitású) oldat elektród potenciálja Nernst-egyenlet: F=96485 C / mol Negatívabb oxidálódik, pozitívabb redukálódik.

13 Az üvegelektród [Ag+] [Cl-] = 10-10 Elsőfajú elektród, pl.:
Ag+(sz) + e = Ag(sz) Ag(sz) | Ag+ (aq) e függ a koncentrációtól Másodfajú elektród, pl.: Ag+(sz) + e = Ag(sz) AgCl(sz) Ag+(aq) + Cl(ag) Ag(sz) | AgCl | KCl 1 mol / kg (aq) AgCl oldatbeli koncentrációja jó közelítéssel állandó → e állandó Jó referenciaelektród! De konstans klorid-ion konc.! [Ag+] [Cl-] = 10-10

14 festék, v. nagy eº-ú fém (pl. Sn), vagy tömör oxidréteg (pl. Al2O3)
Korrózióvédelem hátrány: Passzív: H+, H2O Sn2+, Fe2+ festék, v. nagy eº-ú fém (pl. Sn), vagy tömör oxidréteg (pl. Al2O3) Sn kis eº-ú fém Fe helyi elem: Fe + Sn2+ = Sn + Fe2+ Aktív: Mg vagy Zn Fe csővezeték H+, H2O Zn2+, Fe2+ Zn Fe helyi elem: Zn + Fe2+ = Fe + Zn2+ Fe belül zinkrúd vagy - potenciál

15 Elektrokémiai korrózió két fém csatlakozásakor
+ +

16 Elektrokémiai korrózió két fém csatlakozásakor
+ +

17 Koncentrációkülönbség okozta korrózió (alározsdásodás)

18 Biológiai korrózió Biológiai folyamat által előidézett elektrokémiai korrózió Szulfátredukáló baktériumok: oxigénmentes környezetben a katódon képződő hidrogént használják fel szulfát redukcióra 8 Hadszorbeált + SO42- → S2- + 4H2O A képződő szulfid megtámadja fémet és laza fém-szulfidot képez A katódon adszorbeálódott hidrogént, amely fékezi a korróziót eltávolítja, így a korrózió gyorsul Mg vagy Zn Fe csővezeték Zn – 2.e- = Zn2+ Fe e- = Fe 2.H+ + 2.e- = H2 Fűtőolaj tartály kilyukadt fala. Gyakori korróziót okoz az olajiparban.

19 Biológiai korrózió A kénbaktérium oxigén tartalmú környezetben szulfid-iont kénsavvá tud oxidálni kénbaktérium telepek a falon betoncső Korrózió a földgáz vezetéken A csőben van víz és hidrogén-szulfid, amelyet a kénbaktérium kénsavvá oxidál. A képződő sav miatt lyukad ki a cső. Csatorna csövek korróziója