Elektron - jsou to elementární částice, které mají záporný náboj. Hrají zásadní roli v chemických reakcích, protože se podílejí na výměně a přenosu energie mezi atomy. Jedním ze způsobů, jak se tato aktivita projevuje, je proces oxidace a redukce.
Oxidace - je to proces, při kterém atom nebo iont ztrácí jeden nebo více elektronů. V důsledku oxidace se atom stává kladně nabitým. Obnovování naproti tomu k tomu dochází, když atom nebo iont získá jeden nebo více elektronů a získá záporný náboj.
Vezměme si konkrétní příklad přeměny mědi (Cu) z nulového oxidačního stavu na dvojmocný ionoelektrický stav (Cu2+). V počátečním stavu má atom mědi neutrální náboj a nulovou valenci. Aby se vytvořil iont s nábojem 2 + Atom, musí odevzdat dva elektrony.
Při přeměně atomu Cu 0 Na Cu +
Při přeměně atomu mědi Cu 0 na iont mědi Cu + dochází ke ztrátě jednoho elektronu.
Elektronová konfigurace atomu mědi Cu 0 - [Ar] 3D 10 4s 1 , to znamená, že atom má 1 vnější elektron v orbitalu s.
Při oxidaci atomu mědi Cu 0 v iont mědi Cu + se tento vnější elektron rozdává a vytváří iont s následující elektronovou konfigurací: [Ar] 3d 10 .
Při přeměně atomu mědi Cu 0 na iont mědi Cu + je tedy dán 1 elektron.
Při přeměně atomu Cu0 v Cu2+
Při přeměně atomu mědi (Cu) z neutrálního stavu Cu0 ion Cu2+ dva elektrony jsou darovány atomem. K tomu dochází v důsledku oxidace mědi, při které jsou dva vnější elektronické obaly zbaveny jednoho elektronu. Neutrální atom mědi se tak stává kladně nabitým iontem mědi Cu2+.
Počet odevzdaných elektronů
- Atom mědi (Cu0) při přeměně na iont mědi (Cu2+) rozdává dva elektrony.
Faktory ovlivňující návratnost elektronů
Zpětný ráz elektronů atomy může být způsoben různými faktory. Některé z nich zahrnují následující:
| Činitel | Vliv na návratnost elektronů |
|---|---|
| Elektronegativita atomu | Atomy s vyšší elektronegativitou mají větší tendenci přijímat elektrony, takže budou vydávat méně elektronů. |
| Oxidační vlastnosti atomu | Atomy, které mají vyšší oxidační vlastnosti, mohou získávat elektrony a dávat je jiným atomům. |
| Velikost atomu | Větší atomy mají ve vnějším elektronovém obalu více elektronů, a proto mohou produkovat více elektronů. |
| Typ chemické vazby | V kovalentních vazbách si atomy vyměňují elektrony, v iontových vazbách jeden atom zcela rozdává elektron druhému. |
| Vnější elektronický obal | Čím méně elektronů je ve vnějším obalu atomu, tím snazší je uvolnit elektrony a dát je pryč. |
Všechny tyto faktory ovlivňují proces zpětného rázu elektronů atomy a mohou vysvětlit rozdíly v počtu odevzdaných elektronů při přeměnách chemických prvků, jako je Cu0 na Cu2+.
Výsledky experimentů
Během provedených experimentů byly získány následující výsledky:
| Původní stav | Konečný stav | Počet odevzdaných elektronů |
|---|---|---|
| Cu 0 | Cu 2+ | 2 |
V důsledku této přeměny Atom mědi cu 0 rozdává 2 elektrony a přeměňuje se na kladně nabitý iont mědi Cu 2+ .
Rozdíly mezi Cu+ a Cu2+
Cu2+ - iont mědi s nábojem +2. To znamená, že atom mědi dal dva elektrony, aby se stal kladně nabitým. Iont Cu2+ má 27 elektronů, atomové jádro obsahuje 29 protonů a 28 neutronů.
Hlavní rozdíl mezi Cu+ a Cu2+ je tedy v počtu odevzdaných elektronů. Cu + dal jeden elektron a Cu2+ dal dva elektrony.
Počet odevzdaných elektronů
V této přeměně cu0 → Cu2 Atom mědi cu rozdává dva elektrony. Před transformací neměl Atom mědi náboj, jeho valence byla nulová, takže Atom mědi zpočátku obsahoval 29 elektronů. Po přeměně se atom mědi stane Cu2+, to znamená, že je kladně nabitý a získá valenci +2. Ztrácí tedy dva elektrony a nakonec se počet odevzdaných elektronů rovná 2.
Chemické reakce
V uvedeném příkladu mědi se atomy mědi přesouvají z nulového oxidačního stavu do stavu se dvěma kladnými náboji. V tomto procesu jsou dva elektrony rozdány atomu mědi, což vede ke změně jeho oxidačního stavu.
Při popisu chemických reakcí se obvykle používají chemické vzorce a rovnice, které ukazují, které látky jsou během reakčního procesu redukovány nebo oxidovány. Každá chemická reakce má svůj vlastní soubor počátečních a konečných látek a reakční koeficienty, které ukazují poměr množství látky zapojené do reakce.
Chemické reakce mají velký význam pro pochopení mnoha procesů probíhajících v přírodě a průmyslových procesech. Díky chemickým reakcím můžeme vytvářet nové látky, získávat energii a také studovat a modifikovat vlastnosti různých materiálů. Studium chemických reakcí umožňuje předpovídat výsledky reakcí, optimalizovat procesy a vytvářet nové materiály a sloučeniny.