Οξειδοαναγωγικά σώματα

Οξειδωτικά σώματα (ή αλλιώς οξειδωτικά μέσα) είναι εκείνα που μπορούν να προκαλέσουν οξείδωση, δηλαδή τα σώματα που περιέχουν χημικά στοιχεία που μπορούν να αποσπάσουν ηλεκτρόνια από άλλα στοιχεία. Τα χημικά στοιχεία των οξειδωτικών σωμάτων παθαίνουν αναγωγή. Συνήθως λέμε ότι τα οξειδωτικά σώματα ανάγονται (παρόλο που δεν ανάγονται ή οξειδώνονται χημικές ενώσεις αλλά άτομα μέσα σ'αυτές). Επειδή το άτομο προσλαμβάνει ηλεκτρόνια, ελαττώνεται, αλγεβρικά, ο αριθμός οξείδωσής του.

Έτσι, π.χ. στην αντίδραση:
Ag+ + Fe2+ → Ag + Fe3+ 
Ο Ag+ χαρακτηρίζεται ως οξειδωτικό σώμα γιατί προκαλεί την οξείδωση του Fe2+ σε Fe3+ (αύξηση του αριθμού οξείδωσης από +2 σε +3) , ενώ ο ίδιος ανάγεται προς Ag (μείωση του αριθμού οξείδωσης από +1 σε 0).

500px|center

Ένα οξειδωτικό σώμα είναι τόσο ισχυρότερο, όσο μεγαλύτερη τάση έχει για πρόσληψη ηλεκτρονίων.Η οξειδωτική και αναγωγική ισχύς των σωμάτων εκφράζεται με το κανονικό δυναμικό οξειδοαναγωγής των ημιστοιχείων των οξειδοαναγωγικών ζευγών και μετριέται με μεγάλη ακρίβεια πειραματικά. Άρα τα περισσότερο ηλεκτραρνητικά στοιχεία είναι γενικά τα περισσότερο οξειδωτικά.
Τα οξειδωτικά σώματα περιέχουν κατά κανόνα, στοιχείο με σχετικά μεγάλο αριθμό οξείδωσης.
Σε μια ομάδα του περιοδικού πίνακα ο οξειδωτικός χαρακτήρας μειώνεται από πάνω προς τα κάτω, ενώ σε μιά περίοδο αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά.

Τα κυριώτερα οξειδωτικά μέσαΣτα αντιδρώντα      Στα προϊόντα   Ημιαντίδραση Αλογόνα (Χ2) ΗΧ ή X-Χ2 + 2e → 2Χ-Οξυγόνο (Ο2) ΟξείδιαΟ2 + 4e → 2O2-                 Όζον (Ο3)Ο2 + Ο2-O3 + 2 H+ + 2 e → O2 + H2OΥπεροξείδιο υδρογόνου (Η2Ο2)Επειδή δρα και ως οξειδωτικό και ως αναγωγικό, το πώς θα αντιδράσει κάθε φορά εξαρτάται από το άλλο σώμα με το οποίο αντιδρά. Αν αντιδρά π.χ. με οξειδωτικό, τότε θα δράσει ως αναγωγικό κ.ο.κ.Η2Ο + Ο2-H2O2 + 2 H+ + 2 e → 2 H2OΔιοξείδιο του θείου (SO2)SSO2 + 4H+ + 4e → S + 2H2OΟξείδιο αργύρου (Ag2O)2AgAg2Ο + 2 H+ + 2 e → 2 Ag + H2OΟξείδιο υδραργύρου (HgO)HgHgO + H2Ο + 2 e → Hg + 2 OH−Οξείδιο μαγγανίου (MnO2)Σε όξινο περιβάλλον, συνήθως από H2SO4, μετατρέπονται σε θειικά άλατα των Mn2+ ή Pb2+Mn2+MnO2 + 4H+ + 2e → Mn2+ + 2H2OΟξείδιο μολύβδου (PbO2)Pb2+PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2OΠυκνό-θερμό θειικό οξύΤα μέταλλα στα οποία επιδρά λαμβάνονται με το μεγαλύτερο α.ο. τους και μετατρέπονται σε θειικά άλατα (H2SO4)SO2SO42- + 4H+ + 2e → SO2 + H2OΑραιό νιτρικό οξύ (ΗΝΟ3)Τα μέταλλα στα οποία επιδρά λαμβάνονται με το μεγαλύτερο α.ο. τους και μετατρέπονται σε νιτρικά άλατα. Όταν επιδρά πάνω σε P, I2 και σε S τα μετατρέπει σε H3PO4, HIO3 και σε H2SO4 αντίστοιχα ΝΟΝΟ3- + 4Η+ + 3e → NO + 2H2OΠυκνό νιτρικό οξύ (ΗΝΟ3)Τα μέταλλα στα οποία επιδρά λαμβάνονται με το μεγαλύτερο α.ο. τους και μετατρέπονται σε νιτρικά άλατα.ΝΟ2ΝΟ3- + 2Η+ + e → NO2 + H2OΥπερμαγγανικό κάλιο (KMnO4)Δρα σε όξινο περιβάλλον που δημιουργείται από H2SO4 ή HCl και μετατρέπεται σε MnSO4+K2SO4 ή MnCl2+KCl. Mn2+MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ +4 H2OΔιχρωμικό κάλιο (K2Cr2O7)Δρα σε όξινο περιβάλλον που δημιουργείται από H2SO4 ή HCl και μετατρέπεται σε Cr2(SO4)3+K2SO4 ή CrCl3+KClCr3+Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2OΥποχλωριώδη άλατα (π.χ. NaClO)Cl-ClO- + 2H+ + 2e → Cl- + H2OΧλωρικά άλατα (π.χ. NaClO3)Cl-ClO3- + 6H+ + 6e → Cl- + 3H2OΥπερχλωρικά άλατα (π.χ. NaClO4)Cl-ClO4- + 8H+ + 8e → Cl- + 4H2OΧλωράσβεστος (CaOCl2)Μετατρέπεται σε CaCl2Ca2+ + 2Cl-CaOCl2 + 2H+ + 2e → Ca2+ + 2Cl- + H2OΆλατα Fe3+(π.χ. FeCl3)Fe2+Fe3+ + e → Fe2+Άλατα Sn4+(π.χ. SnCl4)Sn2+Sn4+ + 2e → Sn2+Αντιδραστήριο Fehling (Cu2+)Λέγεται και φελίγγειο υγρό. Είναι αλκαλικό διάλυμα ιόντων Cu2+ γαλάζιου χρώματος και το οποίο ανάγεται σε καστανέρυθρο ίζημα Cu2O. χρησιμοποιείται για τη διάκριδη αλδεϋδών και κετονών. Οι μονοσακχαρίτες (όπως η φρουκτόζη) επίσης οξειδώνονται απ'αυτό. Το αντιδραστήριο Fehling συχνά αντικαθίσταται από το αντιδραστήριο Benedict. Το αντιδραστήριο Benedict περιέχει επίσης ιόντα Cu2+ γαλάζιου χρώματος που μεττρέπονται σε κόκκινο ίζημα οξειδίου του χαλκού (Ι)Cu2O2Cu2+ + H2Ο + 2e → Cu2Ο + 2H+Αντιδραστήριο Tollens (Ag+)Eίναι αμμωνικό διάλυμα AgNO3. Όταν οξειδώνει τις αλδεΰδες σε οξέα, ο Ag+ μετατρέπεται σε Ag οποίος σχηματίζει στα τοιχώματα του δοχείου της αντίδρασης κάτοπτρο (καθρέφτη).AgAg+ + e → Ag

 Αναγωγικά σώματα 

Αναγωγικά σώματα (λέγονται και αναγωγικά μέσα ή και αντιοξειδωτικά) είναι εκείνα που μπορούν να προκαλέσουν αναγωγή, δηλαδή τα σώματα που περιέχουν χημικά στοιχεία που μπορούν να προσφέρουν ηλεκτρόνια σε άλλα στοιχεία. Τα χημικά στοιχεία των αναγωγικών σωμάτων παθαίνουν οξείδωση. Συνήθως λέμε ότι τα αναγωγικά σώματα οξειδώνονται (παρόλο που δεν ανάγονται ή οξειδώνονται χημικές ενώσεις αλλά άτομα μέσα σ'αυτές). Επειδή το άτομο αποβάλλει ηλεκτρόνια, αυξάνεται αλγεβρικά ο αριθμός οξείδωσής του.
Έτσι, π.χ. στην αντίδραση :
Ag+ + Fe2+ → Ag + Fe3+
Ο Fe2+ χαρακτηρίζεται ως αναγωγικό σώμα γιατί προκαλεί αναγωγή του Ag+ σε Ag (μείωση του αριθμού οξείδωσης από +1 σε 0), ενώ ο ίδιος οξειδώνεται προς Fe3+ (αύξηση του αριθμού οξείδωσης από +2 σε +3).

500px|center

Ένα αναγωγικό είναι τόσο ισχυρότερο, όσο μεγαλύτερη τάση έχει για απόδοση ηλεκτρονίων.
Τα αναγωγικά περιέχουν στοιχείο με σχετικά μικρό αριθμό οξείδωσης.
Σε μια ομάδα του περιοδικού πίνακα ο αναγωγικός χαρακτήρας μειώνεται από πάνω προς τα κάτω, ενώ σε μιά περίοδο μειώνεται από αριστερά προς τα δεξιά.
Μια ουσία που περιέχει στοιχείο με ενδιάμεσο αριθμό οξείδωσης μπορεί να συμπεριφέρεται είτε σαν αναγωγικό (παρουσία ισχυρότερου οξειδωτικού) είτε σαν οξειδωτικό (παρουσία ισχυρότερου αναγωγικού).

Τα κυριώτερα αναγωγικά μέσαΣτα αντιδρώντα      Στα προϊόντα   Ημιαντίδραση Υδρογόνο (Η2)Μετατρέπεται συνήθως σε Η2Ο, ΗΧ Η+Η2 → 2Η+ + 2eΑναγωγικά μέταλλα (Μ) (π.χ Na,Li,K,Ca,Al κ.ά.)Άλατα Μx+M → Mx+ + xe                 Μονοξείδιο του άνθρακα (CΟ)CΟ2CO + H2Ο → CO2 + 2H+ + 2eΟξείδιο του αρσενικού (ΙΙΙ) (As2Ο3)As2Ο5 As2O3 + H2Ο → As2O5 + 2H+ + 2eΥπεροξείδιο υδρογόνου (Η2Ο2)Ο2Η2Ο2 → Ο2 + 2H+ + 2e Διοξείδιο θείου (SO2)H2SO4SO2 + 2H2Ο → H2SO4 + 2H+ + 2eΥδραλογόνα (ΗΧ)Χ22ΗΧ → Χ2 + 2Η+ + 2eΥδρόθειο (H2S)SH2S → S + 2H+ + 2eΘειώδες οξύ (H2SO3)H2SO4H2SO3 + H2Ο → H2SO4 + 2H+ + 2eΆλατα Fe2+(π.χ. FeCl2)Fe3+Fe2+ → Fe3+ + eΆλατα Sn2+(π.χ. SnCl2)Sn4+Sn2+ → Sn4+ + 2eΝιτρώδες νάτριο (ΝaΝΟ2)ΝaΝΟ3ΝaΝΟ2 + Η2Ο → ΝaΝΟ3 + 2Η+ + 2eΘειώδες κάλιο (K2SO3)K2SO4 K2SO3 + H2Ο → K2SO4 + 2H+ + 2eΑμμωνία (NH3)N22NH3 → N2 + 6H+ + 6e Μεθανικό οξύ (HCOOH)CO2HCOOH → CO2 + 2H+ + 2e1°ταγείς αλκοόλες (RCH2OH)Οι 1οταγείς αλκοόλες έχουν δύο στάδια οξείδωσης προς αλδεύδες (RCHO) και προς καρβοξυλικά οξέα (RCOOH) RCH=ORCH2OH → RCH=Ο + 2H+ + 2e1°ταγείς αλκοόλες (RCH2OH)RCOOHRCH2OH + H2Ο → RCOOH + 4H+ + 4eΜεθανόληΗ μεθανόλη μπορεί να οξειδωθεί προς HCHO, HCOOH και CO2 (CH3OH)CO2CH3OH + H2Ο → CO2 + 6H+ + 6e2°ταγείς αλκοόλες (R2CΗOH)R2C=OR2CHOH → R2C=Ο + 2H+ + 2eΑλδεύδες (RCHO)Οξειδώνονται και από τα ήπια οξειδωτικά όπως το φελίγγειο υγρό και το αντιδραστήριο TollensRCOOHRCHO + H2Ο → RCOOH + 2H+ + 2eΟξαλικό οξύ [(COOH)2]CO2(COOH)2 → 2CO2 + 2H+ + 2e
Υπάρχουν και ειδικά αναγωγικά σώματα που χρησιμοποιούνται συχνά όπως :


 Διάφορα υδρίδια όπως το LiAlH4 (υδρίδιο λιθίου-αργιλίου), NaAlH4 (μικτό υδρίδιο λιθίου-νατρίου), Mg(AlH4)2 (μικτό υδρίδιο μαγνησίου-αργιλίου), NaBH4 (μικτό υδρίδιο βορίου-νατρίου) κ.ά. Χρησιμοποιούνται στις οργανικές συνθέσεις.
 Το ατομικό υδρογόνο (|Η|) που ανάγει τα νιτρικά και αρσενικικά ιόντα σε αμμωνία (ΝΗ3) και αρσίνη (AsH3) αντίστοιχα.
 Τα αμαλγάματα νατρίου και ψευδαργύρου, που σημειώνονται συχνά ως Na(Hg) και Zn(Hg) αντίστοιχα. Χρησιμοποιούνται ως ισχυρά αναγωγικά στην οργανική χημεία.
 Η υδραζίνη (Ν2H4) που χρησιμοποιείται στην οργανική χημεία των ετεροκυκλικών ενώσεων, στην αναγωγή Wolff-Kishner κ.λ.π.

 Σημειώσεις 

 Πηγές 
 Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία Ανόργανης Χημείας", Έκδοση 14η, Αθήνα 1984.
 Γιαννακουδάκης Δ. Α. "Φυσική Χημεία Ιονικών και Ηλεκτροδιακών Δράσεων", Θεσσαλονίκη 1986.
 Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία οργανικής χημείας", Έκδοση 13η, Αθήνα 1985.
 Morrison R. T., Boyd R. N. "Οργανική Χημεία" Τόμοι 1ος,2ος,3ος, Μετάφραση:Σακαρέλλος-Πηλίδης-Γεροθανάσης, Ιωάννινα 1991.
 Δημητριάδης Θ. Γ. "Test Οξειδοαναγωγής", Αθήνα 1989.
 Γεωργάτσος Ι. Ε. "Βιοχημεία, Τόμος Α', Δομή μακρομορίων-Ένζυμα-Βιολογικές Οξειδώσεις", Θεσσαλονίκη 1985.
 Τσίπης Κ. Α. "Εισαγωγή στην Κβαντική Χημεία, Τόμος Ι, Στοιχειώδης Μεθοδολογία και Ατομική Δομή", Θεσσαλονίκη 1984.
 Τοσσίδης Ι. "Χημεία Ενώσεων Συναρμογής", Θεσσαλονίκη 1986.
 Μάτης Κ. Α., Γιαννακουδάκης Δ. Α. "Μαθήματα Χημικής Μηχανικής", Θεσσαλονίκη 1985.
 Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Ποιοτική Ανάλυση", Θεσσαλονίκη 1980.

 Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
 Κανονικά δυναμικά αναγωγής ημιαντιδράσεων (ημιστοιχείων)
 Αναγωγικά αντιδραστήρια

Κατηγορία:Ηλεκτροχημεία
Κατηγορία:Χημικές ιδιότητες
Κατηγορία:Ανόργανη χημεία