Kémia Oxidáció és redukció Balthazár Zsolt főiskolai adjunktus

2 Oxidáció és redukció — 1 Oxidáció oxigén felvétele Példák: elemekből oxidok (fémek és nem fémek) rozsdásodás, szén elégetése, vegyületekből más vegyületek CO  CO 2, NO  NO 2, szerves anyagok oxidációja metán égése, cukor és cellulóz lebontása, etilalkoholból ecetsav

3 Oxidáció és redukció — 2 Oxidáció hidrogén leadása is Példák: hidrogénvegyületekből hidrogén-szulfidból kén: (Torjai Büdös barlang) vegyületekből más vegyületek etánból etilén, tovább: acetilén szerves anyagok átalakulása metanolból formaldehid

4 Oxidáció és redukció — 3 Redukció oxigén leadása Példák: elemek előállítása oxidjaikból vasgyártás, alumíniumgyártás vegyületekből más vegyületek fotoszintézis, ólom(IV)-oxidból ólom(II)-oxid Redukció hidrogén felvétele is Példák: ammóniagyártás, O 2  H 2 O

5 Redoxi reakciók Ha valami oxidálódik, valaminek redukálódnia is kell. A két folyamat egymás nélkül elképzelhetetlen. Példák: vasgyártás: a vas-oxid redukálódik, ugyanakkor a szén-monoxid oxidálódik Ha oxidál, maga az oxigén redukálódik!

6 Redoxi reakciók — kiterjesztés Általánosan igaz: ha (bármilyen módon) oxidálódik az anyag, akkor elektront ad le; ha (bármilyen módon) redukálódik az anyag, akkor elektront vesz fel; ez a két folyamat csak egyszerre (egyidejűleg) játszódhat le.

7 Kémiai áramforrások — 1 Ha egy redukciós/oxidációs reakciót meg tudunk úgy valósítani, hogy a két folyamatot térben elválasztjuk, kémiai áramforráshoz jutunk. A legtöbb ilyen reakciót technikai korlátok miatt csak egyszer, egy irányban tudjuk megvalósítani: ezek a köznyelvben az elemek. Az elemek élettartama igen változó, gazdaságosabb és környezetkímélőbb a drágább, de hosszabb élettartamú elem.

8 Kémiai áramforrások — 2 Ha olyan anyagokat és elrendezést találunk, hogy technikailag megoldható az áramtermelés és áramfelvétel is, akkor akkumulátorról beszélünk. Az akkumulátorok a hosszú élettartalom elérése érdekében gondos kezelés (kisütést/töltést) igényelnek. Vannak régi akkumulátortípusok, amelyeket, hátrányaik ellenére egyenlőre nem tudunk nélkülözni.

9 Kémiai áramforrások — 3 Környezetvédelmi szempontból az akkumulátorok mindig előnyösebbek, mint az elemek. A tönkrement kémiai áramforrásokat tilos a háztartási hulladékba dobni, azok szakszerű ártalmatlanításáról gondoskodni kell. Különösen veszélyesek a gépkocsik indításához használt, tönkrement, ólomakkumulátorok, amelyek újrafelhasználása sajnos külföldön történik.

10 Korrózió, általában — 1 Szűkebb értelemben a fémek környezeti hatásra bekövetkező kémiai oxidációját értjük korrózión. Az alapjelenség a vas rozsdásodása A műszaki életben korróziónak tekintik mindazokat a főleg kémiai átalakulásokat, amelyek a szerkezeti anyagot rongálják A korrózió igen nagy nemzetgazdasági károkat okoz, ezeket a károkat a háztartásokban is megtapasztaljuk

11 Korrózió, általában — 2 Műszaki értelemben korrózió tehát * a beton tönkremenetele só hatására; * a mészkő oldódás a savas csapadék hatására (pl. az Akropolisz szobrai); * a fakerítés rothadása Nem tekintik korróziónak a hőmérséklet-változás hatására bekövetkező töréséket (pl. nem fagyálló csempe, járólap tönkremenetele hideg hatására)

12 Képek az Akropoliszról

13 Beton és fa korróziója

14 A vas korróziója — 1 A vas felületén a levegő oxigénje és nedvességtartalmának hatására oxidokból és hidroxidokból álló rozsdaréteg alakul ki Ez a réteg leválik a fémről és újabb fémfelület válik szabaddá A folyamat addig ismétlődik, amíg fém vas van, tehát magáról nem szűnik meg

15 Fémek korróziója

16 A vas korróziója — 2 Korrózióvédelem: megakadályozni a rozsdásodást elzárni a kárt okozó anyagoktól: · festés · fémbevonat (olvadék vagy elektrolízis) · ötvözés elektrokémiai módszer: · katódos védelem

17 Egyéb fémek korrózióvédelme Vannak fémek, amelyeknek a felületén nem keletkezik oxidréteg. Ilyenek: · nemesfémek (arany, higany, platina) · nehezen oxidálható fémek (króm, nikkel) Vannak fémek, amelyeknek a felületén zárt, tömör, a fémet megvédő oxidréteg keletkezik · alumínium, réz, cink, ón

18 Égés, tűz, tűzoltás — 1 Az égés oxigénfelvétel. Van lassú és gyors égés. Az utóbbi fényjelenséggel jár Az égés módjától az energiaváltozás független. Kizárólag a kiindulási anyagok mennyisége és minősége számít Testünkben lassú égés folyik, ez biztosítja a mozgáshoz, továbbá az állandó test- hőmérséklethez szükséges energiát

19 Ég a főiskola Zsámbékon

20 Égés, tűz, tűzoltás — 2 A gyors égést nevezzük tűznek A tűz feltételei: · éghető anyag · az égést tápláló anyag (legtöbbször levegő · megfelelő hőmérséklet A tűz jóbarát és ellenség: · már az ősember is használta, sőt előidézte; · súlyos tűzvészek a természetben és az épített környezetben

21 Égés, tűz, tűzoltás — 3 Tűzoltás: megszüntetni az égés feltételeit · eltávolítani az éghető anyagot · elzárni a tüzet a levegőtől · hűteni Mikor lehet az oltóvíz · káros? · veszélyes?

22 Robbanás Általában: hirtelen bekövetkező energiaátalakulás Kémiában: az oxidálandó anyag és az oxidálószer olyan keveréke, amely igen gyors reakciót tesz lehetővé Robbanóképes gázelegy véletlenszerűen is képződhet: sújtólégrobbanás

23 Robbanás