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
kolor	zielony	żółty	pomarańczowy

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

Cr₂O₇^2ー +  Fe²⁺  +  H⁺ ⟶ ?

2CrO₄^2ー  + H⁺ ⟶ ?

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

Substrat	Środowisko reakcji	Produkt	Zmiana barwy
Cr2O72ー	kwasowe H+ (lub H3O+)	Cr3+	pomarańczowy ➜  zielony
CrO42ー	kwasowe H+ (lub H3O+)	Cr3+	żółty ➜  zielony

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!

  2CrO₄^2ー  + 2H⁺   ⇄   Cr₂O₇^2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 :

Cr₂O₇^2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⁺ .

Cr₂O₇^2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.

Cr₂O₇^2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  +  3H₂O₂  +  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 :

  2CrO₄^2ー  + 2H⁺   ⇄   Cr₂O₇^2ー + H₂O

Z powyższej równowagi wynika ważna zależność : jony chromianowe (CrO₄^2ー) będą dominować w środowisku zasadowym, natomiast dichromianowe (Cr₂O₇^2ー) w środowisku kwasowym!  Wynika to z reguły przekory (Le Chateliera − Brauna).