Kafli 15 Oxun afoxun Oxidation-Reduction:

1. Kafli 15 Oxun � afoxunOxidation-Reduction: Kafli 15.1

2. Oxunar � afoxunarhv�rf eru efnahv�rf �ar sem rafeindir fara fr� einu hvarfefni yfir � anna� hvarfefni Loss of Electrons in Oxidation (LEO). Zn ? Zn2+ + 2e- (loss of electrons) Gain of Electrons in Reduction (GER). Cu2+ + 2e- ? Cu (gain of electrons) Rafeindaflutningur fr� einu hvarfefni � anna�

3. Oxari og afoxari (Oxidizing and Reducing Agents) � hvarfinu Mg(s) + Cl2(g) ? MgCl2(s) oxast Mg og Cl2 afoxast. oxunarh�lfhvarf: Mg ? Mg2+ + 2e- Mg er afoxari (reducing agent) �a� afoxar kl�r e�a gefur �v� rafeindir afoxunarh�lfhvarf: Cl2 +2e- ? 2Cl- Cl2 er �� oxari( oxidizing agent) �a� oxar Mg e�a �iggur rafeindir fr� Mg

4. Hvert at�m � efnasambandi getur haft oxunart�lu. H�n getur veri� neikv�� e�a j�kv�� Breyting � oxunart�lu hj� at�mi segir til um hvort rafeindir hafa losna� e�a veri� teknar upp og �� hvort efni oxast e�a afoxast � efnahvarfinu. 15.2Oxunart�lur

5. 1. Hreint frumefni hefir oxunart�luna 0. Al 0 Cl2 0 Cu 0 2. Einat�ma j�n hefur oxunart�lu sem er j�fn hle�slu j�nar. Na+ 1+ S2- 2- Fe3+ 3+ Oxunart�lur, reglur

6. 3. Summa oxunartalna allra at�ma � efnasambandi er 0 AlCl3 Al3+ = +3 Cl- = -1 (+3) + 3(-1) = 0 Summa oxunartalna allra at�ma � samsettri j�n er j�fn hle�slu j�nar. ClO3- O = -2 Cl = +5 (+5) + 3(-2) = (+5) + (-6) = -1 Oxunart�lur, reglur

7. 4. J�nir efna �r 1. flokki hafa alltaf oxunart�luna +1 � efnasamb�ndum. J�nir efna �r 2. flokki hafa alltaf oxunart�luna +2 � efnasamb�ndum. Vetni hefur oxunart�luna +1 ef �a� er bundi� m�lmleysingja en -1 ef �a� er bundi� m�lmi. Fl��r hefur alltaf oxunart�luna -1 � efnasamb�ndum S�refni hefur oxunart�luna -2 � efnasamb�ndum, undantekningar eru svok�llu� perox��, �� er oxunartalan -1. Oxunart�lur, reglur

8. Fj�ldi rafeinda, sem eitt efni losar � efnahvarfi er alltaf s� sami og fj�ldi rafeinda, sem anna� efni tekur upp. Rafeindir sem losna = Rafeindir sem eru teknar upp Zn + Cu2+ + 2e- ? Zn2+ + Cu + 2e- Zn + Cu2+ ? Zn2+ + Cu 15.3Stilling oxunar- afoxunarhvarfa

9. Gefi� er efnahvarfi�: CO2 + H2 ? CO + H2O Oxunart�lur breytast hj� C at�mum og H at�mum +4 -2 0 +2 -2 +1 -2 CO2 + H2 ? CO + H2O C afoxast: (+4 to +2; tekur upp 2 e- hvert at�m) H oxast: (0 to +1; missir 1 e- hvert at�m) Stilling efnajafna me� oxunart�lum

10. Stilling efnajafna me� oxunart�lum Fe(s) + AgCl(s) ? FeCl3(s) + Ag(s) 1. Finna oxunart�lur 0 +1 -1 +3 -1 0 Fe(s) + AgCl(s) ? FeCl3(s) + Ag(s) 2. Finna hva�a efni oxast og hva�a efni afoxast Fe oxast (0 ? +3 = 3e- hvert at�m) Ag+ afoxast (+1 ? 0 = 1e- hvert at�m)

11. Stilling efnajafna me� oxunart�lum Margfalda �annig a� rafeindirnar ver�i jafnmargar (��r sem losna og eru teknar upp). 0 +1 -1 +3 -1 0 Fe(s) + 3AgCl(s) ? FeCl3(s) + 3Ag(s) Stilla �nnur efni � j�fnunni ef me� �arf (oft eru �a� vetni og s�refni). Fe(s) + 3AgCl(s) ? FeCl3(s) + 3Ag(s)

12. Stilling me� h�lfhv�rfum Stilla efnaj�fnur � s�rri lausn: Gefi� er hvarfi�: I- + SO42- ?? I2 + S 1. Skipta � tv� h�lfhv�rf: I- ?? I2 SO42- ?? S 2. B�ta vi� H2O � m�ti O at�mum og H+ til a� jafna �t H at�min: 2I- ?? I2 8H+ + SO42- ?? S + 4H2O 3. Jafna hle�slur me� �v� a� b�ta vi� e- 2I- ?? I2 + 2e- 6e- + 8H+ + SO42- ?? S + 4H2O

13. Stilling me� h�lfhv�rfum 4. Margfalda til a� jafna �t rafeindir. 2I- ?? I2 + 2e- x 3 6e- + 8H+ + SO42- ?? S + 4H2O x 1 5. Leggja saman h�lfhv�rfin, rafeindirnar detta �t. Sta�festa a� hle�slur s�u jafnar hj� hvarfefnum og myndefnum � lokahvarfi: 6e- + 8H+ + SO42- + 6I- ? 3I2 + 6e- + S + 4H2O 8H+ + SO42- + 6I- ? 3I2 + S + 4H2O 8(+1) + 1(2-) + 6(-1) = 0

14. 15.4Raforka fr� oxunar- afoxunarhv�rfum

15. (Rafefnafr��ihla�)(electrochemical cell) Rafhl��ur, sem framlei�a jafnstraum �ar sem oxunarhvarf og afoxunarhvarf eru skilin a� og rafeindirnar l�tnar fara milli skauta um ytri straumr�s og j�nir flytja hle�slu um innri straumr�s, kallast galvan�hl�� e�a voltahl�� (eftir �t�lsku v�sindam�nnunum Luigi Galvani og Alessandro Volta).

16. H�lfhv�rf � h�lfhvarfinu er sinkm�lmur settur � lausn me� ZnSO4. Sinkm�lmurinn er m�nusskauti� (rafeindir losna) e�a an��a og �ar fer oxunin fram. Zn(s) ? Zn2+(aq) + 2e-

17. H�lfhv�rf � h�lfhvarfinu er koparm�lmur settur � lausn me� Cu(NO3)2 . Koparm�lmurinn er pl�sskauti� e�a kat��a, �ar fer afoxunin fram. Cu2+(aq) + 2e- ? Cu(s)

18. Ganvan�hla� e�a voltahla�(A Voltaic Cell) Saltbr� tengir h�lfhv�rfin tv� saman. V�r � milli skautanna leyfir rafeindum a� fl��a fr� m�nusskauti a� pl�sskauti. � galvan�hla�i er an��an (oxun) m�nusskaut en kat��an (afoxun) pl�sskaut.

19. Galvan�hla� Styttur rith�ttur fyrir galvan�hla�i� er: tv�falda striki� t�knar salt br� - Zn(s)�Zn2+(1,0M ) � Cu2+(1,0M)�Cu(s) + an��a kat��a

20. Rafhl��ur (Batteries) Rafhl��ur t.d.: bl�rafgeymir �urrhla�a lit�um nikkel-kadm�um

21. Bl�rafgeymir (lead storage battery) Bl�rafgeymir � b�lum inniheldur H2SO4 sem er raflausn og bl�pl�tur(Pb) fyrir an��ur og PbO2 pl�tur fyrir kat��ur An��a: Pb + SO42- ? PbSO4 + 2e- (oxun) Kat��a: PbO2 + 2H2SO4 + 2e- ? PbSO4+ 2H2O (afoxun)

22. �urrhla�a (vasaluktarbatter�)(Dry Cell Battery) �urrhla�an er ger� �r sinkk�pu, sem er m�nusp�ll rafhl��unnar (an��a) og graf�tst�ng, sem er umlukin br�nsteini (MnO2), sem er pl�sskaut (kat��a). An��a: Zn(s) ? Zn2+(aq) + 2e- Kat��a: Mn4+ + e- ? Mn3+

23. 15.5 Oxunar- afoxunarhv�rf sem �urfa orku til a� geta gengi� Vi� rafgreiningu er nota�ur ytri straumgjafi til a� �vinga oxunar- afoxunarhv�rfin til a� ganga � �fuga �tt vi� �a� sem �eim er e�lilegt.

24. Spennur��in (activity series) Efnunum er ra�a� eftir tilhneigingu �eirra til �ess a� gefa fr� s�r rafeindir. �au sem oxast au�veldlega eru sett efst. Tafla 15.4 s�nir a�eins nokkra m�lma og afst��u �eirra innbyr�is �samt afst��u �eirra til vetnis.

25. Spennur��, sem s�nir nokkra algenga m�lma og vetni.

26. Efnahv�rf sem �arfnast orku Oxun kopars er fyrir ne�an oxun sinks � spennur��inni. Hvarfi� gengur ekki sj�lfkrafa og �arf orku til a� ganga. Cu + Zn2+ Cu2+ + Zn

27. Rafgreiningarker(Electrolytic cells ) � rafgreiningarkeri �vingar ytri straumgjafi oxunar - afoxunarhvarfi� til a� ganga � �fuga �tt vi� �a� sem �v� er eiginlegt. � rafgreiningu er an��an (oxun) pl�sskaut en kat��an (afoxun) m�nusskaut. Cu + Zn2+ ? Cu2+ + Zn An��a: Cu ? Cu2+ + 2e- Kat��a: Zn2+ + 2e- ? Zn

28. Rafgreining (Electrolysis) Rafgreining Br��i� salt t.d.CaCl2 rafgreint. Me� rafgreiningu m� framlei�a hrein frumefni �r j�num saltsins. �r CaCl2 m� mynda Ca(s) og Cl2(g). An��a (oxun): 2Cl-(l) ? Cl2(g) + 2e- Kat��a (afoxun) : Ca2+(l) + 2e- ? Ca(s) Ca2+(l) + 2Cl-(l) ? Ca(s) + Cl2(g)

29. Electroplating Rafgreining � i�na�i M�lmhlutir h��a�ir me� silfri, plat�nu e�a gulli. Hluturinn, sem er h��a�ur er tengdur vi� kat��una (m�nusskaut). An��a: Ag(s) ? Ag+(aq)+ e- Kat��a: Ag+(aq) + e- ? Ag(s)