ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ

Το οξειδοαναγωγικό ζεύγος

Το οξειδοαναγωγικό ζεύγος Cu2+(aq) / Cu(s)
Στην αντίδραση ανάμεσα στο μεταλλικό Zn και το διάλυμα CuSO4, τα κατιόντα Cu2+ ανάγονται προκαλώντας την οξείδωση του μεταλλικού Zn, δρουν δηλαδή ως οξειδωτικό:

Cu2+(aq) + 2e-    Cu(s)
οξειδωτικό                              

Απεναντίας, στην αντίδραση ανάμεσα στο μεταλλικό Cu και το διάλυμα AgNO3, ο μεταλλικός Cu οξειδώνεται προκαλώντας την οξείδωση των ιόντων αργύρου, δρα δηλαδή ως αναγωγικό:

Cu(s)    Cu2+(aq) + 2e-
αναγωγικό                                   

Επομένως, η ημιαντίδραση ανάμεσα στα ιόντα Cu2+ και το μεταλλικό Cu είναι δυνατή και προς τις δύο κατευθύνσεις, οπότε γράφουμε:

Cu2+(aq) + 2e-    Cu(s)
οξειδωτικό                αναγωγικό

και θεωρούμε ότι τα κατιόντα χαλκού (ΙΙ) και ο μεταλλικός χαλκός αποτελούν ένα συζυγές ζεύγος οξειδωτικού / αναγωγικού ή αλλιώς ένα οξειδοαναγωγικό ζεύγος. Το οξειδοαναγωγικό αυτό ζεύγος συμβολίζεται, κατά σύμβαση, γράφοντας αριστερά το οξειδωτικό: Cu2+(aq)/Cu(s).

Γενικά

Κάθε αναγωγικό (π.χ. Zn, Cu) αποβάλλοντας ηλεκτρόνια μετατρέπεται σε ένα σώμα, που μπορεί να προσλάβει ηλεκτρόνια (Zn2+, Cu2+), και επομένως, κάτω από ορισμένες συνθήκες, να δράσει ως οξειδωτικό. Αντιστρόφως, κάθε οξειδωτικό (π.χ. Cu2+, Ag+) προσλαμβάνοντας ηλεκτρόνια μετατρέπεται σε ένα σώμα, που μπορεί να διαθέσει ηλεκτρόνια (Cu, Ag), και συνεπώς, κάτω από ορισμένες προϋποθέσεις, να δράσει ως αναγωγικό.

Λέμε ότι τα δύο αυτά μέσα αποτελούν ένα συζυγές ζεύγος οξειδωτικού/αναγωγικού ή αλλιώς ένα οξειδοαναγωγικό ζεύγος, που, στην πιο απλή περίπτωση, τα μέλη του συνδέονται με μία ημιαντίδραση της μορφής:

όπου Ox το οξειδωτικό (oxidant), n ο αριθμός των ηλεκτρονίων που ανταλλάσσονται ανά μόριο, άτομο ή ιόν και Red το αναγωγικό (reductant).

Οξειδοαναγωγικές και πρωτολυτικές αντιδράσεις

Σε μία οξειδοαναγωγική αντίδραση, που γίνεται με μεταφορά ηλεκτρονίων:

  • συμμετέχουν δύο συζυγή ζεύγη οξειδωτικού / αναγωγικού ή αλλιώς δύο οξειδοαναγωγικά ζεύγη
  • τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από το αναγωγικό του ενός οξειδοαναγωγικού ζεύγους στο οξειδωτικό του δεύτερου οξειδοαναγωγικού ζεύγους, π.χ.:

Θεωρητικά, κάθε οξειδοαναγωγική αντίδραση είναι αμφίδρομη, γίνεται όμως αυθόρμητα προς την πλευρά που ευνοείται η μεταφορά των ηλεκτρονίων, δηλαδή με κατεύθυνση από το ισχυρότερο αναγωγικό και το ισχυρότερο οξειδωτικό προς το ασθενέστερο οξειδωτικό και το ασθενέστερο αναγωγικό.

Τα παραπάνω δείχνουν ότι υπάρχει αναλογία ανάμεσα στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις που γίνονται με μεταφορά ηλεκτρονίων και στις πρωτολυτικές αντιδράσεις της θεωρίας των Brönsted – Lowry, οι οποίες γίνονται με μεταφορά πρωτονίων (Η+), π.χ.:

Πίνακας: Αναλογίες ανάμεσα στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις
μεταφοράς ηλεκτρονίων και τις πρωτολυτικές αντιδράσεις.