9.1/9.2 Redoxreacties

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

9.1/9.2 Redoxreacties

Deze les(sen)

• Warming-up: maken voorkennis H9 vragen 2c t/m 6
• Uitleg redoxreacties
• Maken 7+8
• Uitleg redoxreacties opstellen + samen oefenen
• Bestuderen 9.1
• Maken 9, 10, 12, 14, 15
• Demo experimenten 
• Uitleg wanneer verloopt de reactie?
• Maken 16 t/m 19, 21, 23, 25 
• Uitleg zelf halfreactie opstellen
• Maken extra oefenopgaven (los oefenblad)

Leerdoelen

• Je leert wat redoxreacties zijn;
• Je leert om redoxreacties op te stellen.

Redoxreacties

• Reactie waarbij elektronen (e-) worden overgedragen.
• Altijd minimaal twee deeltjes aanwezig:

• Soms reageren meerdere deeltjes samen als oxidator of reductor.
• Binas tabel 48.
• Voorbeelden: roesten/corrosie, verbranding, reacties in de batterij.

• Oxidator: neemt elektronen op
• Reductor: staat elektronen af

Oxidator

• Neemt elektronen op
• Elektronenacceptor
• Linkerkolom Binas 48
• Sterkste oxidator links bovenin (F2)
• Voorbeeld chloor:

Cl2 (g) + 2 e- -> 2 Cl-

Reductor

• Staat elektronen af
• Elektronendonor
• Rechterkolom Binas 48
• Sterkste reductor rechts onderin (Li)
• Voorbeeld ijzer:

Fe (s) -> Fe2+ + 2 e-

Redoxkoppels

Voorbeeld chloor: Cl2 + 2 e- -> 2 Cl-

• In het voorbeeld is chloor oxidator (neemt e- op).
• Er ontstaat Cl-, dit is een reductor.
• Cl2 en Cl- noemen we samen een redoxkoppel.
• In Binas 48 staan veel voorkomende redoxkoppels.

Zuurbase

• H+ overdracht
• Zuur reageert met base
• Zuur staat H+ af
• Base neemt H+ op
• Binas tabel 49

Redox

• Elektronen (e-) overdracht
• Reductor reageert met oxidator
• Reductor staat e- af
• Oxidator neemt e- op
• Binas tabel 48

Redoxreacties herkennen

Voorbeeld: 2 Na (s) + Cl₂ (g) -> 2 NaCl (s)

• Na (s) voor de pijl heeft geen lading, na de reactie is dit Na+ geworden (in een zout).
• Cl₂ (g) voor de pijl heeft geen lading, na de reactie is dit Cl- geworden.
• Na heeft dus een elektron afgestaan aan Cl2.
• Na is reductor, Cl2 is oxidator.

Kan een blokje ijzer als reductor of als oxidator reageren?

1. Alleen reductor
2. Alleen oxidator
3. Beide

Kan een koper(I)ion als reductor of als oxidator reageren?

1. Alleen reductor
2. Alleen oxidator
3. Beide

Leg uit dat dit een redoxreactie is:
2 Zn + O2 -> 2 ZnO

Aan de slag

• Maken 7+8

Halfreacties

• Elke redoxreactie bestaat eigenlijk uit 2 halve reacties: 1 van de oxidator en 1 van de reductor.
• Dit geven we weer in halfreacties (Binas 48).
• Twee halfreacties (red en ox) geven de totaalreactie.

Halfreacties van open vraag

• Voorbeeld: 2 Zn + O2 -> 2 ZnO

• ox: O2 + 2 e- -> 2 O2-
• red: Zn -> Zn2+ + 2e- 

• Bij elkaar optellen geeft de totaalreactie (ionen vormen samen zout).

Wat is de halfreactie als ijzerpoeder reageert in een redoxreactie? Gebruik Binas 48.

1. Fe -> Fe2+ + 2 e-
2. Fe2+ + 2e- -> Fe
3. Fe3+ + e- -> Fe2+
4. Fe2+ -> Fe3+ + e-

Wat is de halfreactie als zuurstof in zuur milieu reageert in een redoxreactie? Gebruik Binas 48.

1. O3 + 2 H+ + 2e- -> H2O + O2
2. O2 + 4 H+ + 4e- -> 2 H2O
3. O2 + 2 H+ + 2 e- -> H2O2
4. O2 + 2 H2O + 4e- -> 4 OH-

Stappenplan opstellen redoxreactie

1. Noteer de formules van alle deeltjes (ook H2O in oplossing, H+ in zuur milieu, OH- in basisch milieu).
2. Zoek de sterkste reductor en sterkste oxidator.
3. Noteer beide halfreacties.
4. Optellen voor totale vergelijking (let op! Elektronen voor en na de pijl moeten gelijk zijn).
5. Eventueel deeltjes wegstrepen die voor én na de pijl staan.

Samen oefenen

• Tin(II)chloride-oplossing + oxaalzuur-oplossing 
• Kaliloog + waterstofgas + broomwater
• Aangezuurde kaliumpermanganaat-oplossing + natriumthiosulfaat-oplossing.

Tin(II)chloride-opl. met oxaalzuur-opl.

1. Deeltjes: Sn²⁺, Cl^-, H₂O, H₂C₂O₄
2. Red: H₂C₂O₄ (-0,49), Ox: Sn²⁺ (-0,14)
3. Red: H2C₂O₄ -> 2 CO₂ (g) + 2 H⁺ + 2e^-                                                                          Ox: Sn²⁺ + 2 e^- -> Sn (s)                              
4. Totaal: H₂C₂O₄ + Sn²⁺ -> 2 CO₂ + 2 H⁺ + Sn (s) 

Kaliloog + waterstofgas + broomwater

1. Deeltjes: K+, OH-, H2 (g), Br2 (l)
2. Red: H2 + 2 OH- (-0,83), ox: Br2 (+1,07)
3. Red: H2 + 2 OH- -> 2 H₂O + 2e^-                                                                                            Ox: Br2 + 2 e^- -> 2 Br-                              
4. Totaal: H₂ + 2 OH- + Br2 -> 2 H₂O + 2 Br- 

Aangezuurd kaliumpermanganaat-opl. + natriumthiosulfaat-opl.

1. Deeltjes: H⁺, K⁺, MnO₄^-, H₂O, Na⁺, S₂O₃^2-
2. Red: S₂O₃^2- (+0,10), ox: MnO₄^- + 8 H⁺ (+1,51)
3. Red: 2 S₂O₃^2- -> S₄O₆^2- + 2e^-                           (5x) elektronen gelijk maken  Ox: MnO₄^- + 8 H⁺ + 5 e^- -> Mn²⁺ + 4 H₂O      (2x)                   
4. Totaal: 10 S2O32- + 2 MnO4- + 16 H+ -> 5 S4O62- + 2 Mn2+ + 8 H2O

Geef de halfreacties + totaalvergelijking van de redoxreactie tussen aluminium en aangezuurd waterstofperoxide.

Aan de slag

• Maken 9, 10, 12, 14, 15

Demo experimenten

• Noteer de waarnemingen.
• Stel de redoxreactie op m.b.v. halfreacties en verklaar de waarnemingen.

• Calcium in water
• Joodwater + natriumthiosulfaat-oplossing
• Kaliumpermanganaat-oplossing + natriumthiosulfaat-oplossing
• Aangezuurde kaliumpermanganaat-opl. + natriumthiosulfaat-opl.
• Waterstofperoxide-oplossing + kaliumjodide-oplossing
• Via filmpje van de lesmethode: koperpoeder in salpeterzuur

Sterkte oxidatoren/reductoren

• Sterkste oxidator linksbovenin Binas tabel 48
• Sterkste reductor rechtsonderin Binas tabel 48
• De elektrodepotentiaal geeft aan hoe sterk de oxidator/reductor is.
• Hoe groter het verschil in potentiaal, hoe sterker de reactie verloopt.

Verloopt de reactie?

• Vox - Vred = 1,15 dus aflopende reactie.
• Vox - Vred = -0,37 dus geen reactie.

Bereken de bronspanning en voorspel of er een redoxreactie zal plaatsvinden tussen water en natrium.

Aan de slag

• Maken 16 t/m 19, 21, 23, 25 

Stappenplan opstellen halfreactie

1. Noteer de bekende deeltjes voor en na de pijl.
2. Maak de "vreemde" atomen kloppend (alles behalve O en H)
3. Maak de O kloppend m.b.v. water.
4. Maak de H kloppend m.b.v. H⁺ in zuur milieu, H₂O in neutraal milieu, OH^- in basisch milieu. (Tip: begin altijd met H⁺ en vervang later indien nodig.) 
5. Maak de lading kloppend m.b.v. e^-.

Voorbeeld: MnO₄^- omzetten naar Mn²⁺ in zuur milieu.

1. MnO₄^- -> Mn²⁺
2. Mn klopt al. (vreemde atomen kloppend)
3. MnO₄^- -> Mn²⁺ + 4 H₂O (O kloppend)
4. MnO₄^- + 8 H⁺ -> Mn²⁺ + 4 H₂O (H kloppend)
5. MnO₄^- + 8 H⁺ + 5e^- -> Mn²⁺ + 4 H₂O (lading kloppend)

Samen oefenen

Stel zelf de halfreacties op:

• MnO4- wordt omgezet in MnO2 in neutraal milieu.
• SO32- wordt omgezet in SO42- in basisch milieu.

Check je antwoord met Binas tabel 48.

• Maak de opgaven op het losse oefenblad