logo chemia maturalna

Reakcje redoks z chromem

SPIS TREŚCI

Przebrnęliśmy przez redoksową chemię manganu, czas na drugi pierwiastek, który popisuje się przed nami swoim umiłowaniem do reakcji utleniania i redukcji.

1. Reakcje redoks z chromem

Tak jest – widzisz (w zadaniu) chrom i powinieneś myśleć : redoks! Związki chromu są wszechobecne w reakcjach utlenienia i redukcji, z chromianem (VI) potasu (K2CrO4) oraz dichromianem (VI) potasu (K2Cr2O7) na czele, jako statystycznie najczęściej pojawiające się związki.

Zwróć uwagę, że w obu tych związkach chrom ma ten sam stopień utlenienia +VI. Upewnij się, że potrafisz to samodzielnie ustalić, a jeśli nie to odsyłam tutaj : Jak rozpoznać reakcje redoks, czyli stopnie utlenienia.

Z reguły maturalne zadania dotyczące redoksów polegają po prostu na tym, aby zbilansować reakcję, napisać odpowiednie równania oraz wskazać utleniacza i reduktora. Sytuacja może się jednak nieco zmienić, jeśli w równaniu reakcji pojawi się właśnie on : K2Cr2O7 lub K2CrO4

Wtedy obowiązuje nas nawet przewidywanie, co powstanie w reakcji, czyli inaczej mówiąc – mając podane substraty (to te po lewej) musimy jeszcze napisać produkty (to te prawej).

Jak już wiemy z ostatniego postu o manganie, produkty reakcji będą zależały od środowiska reakcji.

2. Produkty reakcji też zależą od środowiska, ale tu masz mniej do zapamiętania

W równaniu reakcji synonimem do ,,środowisko kwaśne” jest jon H+ (lub H3O+) , środowisko obojętne to oczywiście woda H2O , natomiast środowisko zasadowe jest oznaczane jako OH.

Zanim jednak odpowiemy na to pytanie to przedstawmy wszystkie możliwości. Co niestety jest przykre – musisz się także nauczyć na pamięć kolorów poszczególnych jonów! Tutaj nie ma rady, trzeba to wykuć, bo niestety o te kolorki (bardzo) często są pytania!

jon  Cr3+ CrO42ーCr2O72ー
kolorzielonyżółty pomarańczowy
Kolory związków chromu

Możemy na przykład spotkać się z takim równaniami reakcji, w których zadaniem byłoby najpierw ustalenie, jakie produkty powstają :

Cr2O72ー +  Fe2+  +  H+ ⟶ ?

2CrO42ー  + H+ ⟶ ?

To, co powstaje z nadmanganianu potasu w różnych środowiskach podsumowuje tabela :

SubstratŚrodowisko
reakcji
ProduktZmiana barwy
Cr2O72ー kwasowe
H+ (lub H3O+)
Cr3+pomarańczowy ➜  zielony
CrO42ーkwasowe
H+ (lub H3O+)
Cr3+żółty ➜  zielony
Produkty reakcji redoks ze związkami chromu

Widzimy, że jest tutaj dużo prościej niż w przypadku związków manganu. Ogólnie dichromianu używa się częściej (jest on mocniejszym utleniaczem), natomiast co ciekawe, oba jony istnieją ze sobą w równowadze. Ta druga reakcja pokazana wyżej w rzeczywistości nie jest redoksem!

  2CrO42ー  + 2H+   ⇄   Cr2O72ー + H2O

Faktycznie, stopień utlenienia chromu się nie zmienił i ciągle wynosi (+VI). Reakcja ta polega na połączeniu dwóch anionów chromianowych, a towarzyszy temu wydzielenie cząsteczki wody (zatem jest to kondensacja). Taka paplanina nic nam nie mówi, więc spójrzmy na rysunek :

Sama równowaga jest dosyć istotna, chociaż raczej bardziej w kontekście Olimpiady Chemicznej [1].

Jak też widzimy – chrom zawsze się redukuje, co oznacza, że K2Cr2O7 czy K2CrO4 zawsze pełnią rolę utleniaczy. Możemy już zatem wpisać jeden z produktów naszej reakcji :

Cr2O72ー +  Fe2+  +  H+Cr3+ + ?

Skoro chrom pełni rolę utleniacza i sam się redukuje, to coś się musi utleniać. W takim razie zastanawiamy się, do czego może utlenić się żelazo, które jest na +II stopniu utlenienia? Drugi możliwy stopień utlenienia dla żelaza to +III, a zatem piszemy jon Fe3+ .

Cr2O72ー +  Fe2+  +  H+ ⟶ Cr3+ + Fe3+

Wciąż nam czegoś brakuje, bo po lewej stronie są atomy wodoru oraz tlenu, a tych nie ma po prawej. Jedynym logicznym rozwiązaniem jest dodanie wody po prawej stronie.

Cr2O72ー +  Fe2+  +  H+ ⟶ Cr3+ + Fe3+ + H2O

3. Dodatkowe reakcje redoks z chromem, na które warto zwrócić uwagę

Termiczny (czyli używamy wysokich temperatur) rozkład dichromianu amonu :

(NH4)2Cr2O7   ⟶   Cr2O3  +  N2  +  4H2O

Utlenianie wodorotlenku chromu (III) przy użyciu nadtlenku wodoru w środowisku zasadowym.

2Cr(OH)3  +  3H2O+  4NaOH   ⟶   2Na2CrO4  +  8H2O

Dlaczego powstaje tutaj akurat chromian, a nie dichromian? Wynika to z naszego procesu równowagowego[1]. Wiemy, że w środowisku zasadowym (a takiego używamy w tej reakcji) dominują jony chromianowe, natomiast dichromian istnieje w środowisku kwaśnym.


[1] Zapiszmy sobie jeszcze raz nasz proces równowagowy :

  2CrO42ー  + 2H+   ⇄   Cr2O72ー + H2O

Z powyższej równowagi wynika ważna zależność : jony chromianowe (CrO42ー) będą dominować w środowisku zasadowym, natomiast dichromianowe (Cr2O72ー) w środowisku kwasowym!  Wynika to z reguły przekory (Le Chateliera − Brauna). 

Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp
Share on email
SPIS TREŚCI
pinezka
Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

Mogą Cię zainteresować:

Koszyk

0
image/svg+xml

Brak produktów w koszyku.

Continue Shopping

Ta strona używa plików cookie, aby zapewnić Ci najlepsze doświadczenia.