Kmia Oxidci s redukci Balthazr Zsolt fiskolai adjunktus

Kémia Oxidáció és redukció Balthazár Zsolt főiskolai adjunktus

Oxidáció és redukció — 1 • Oxidáció oxigén felvétele Példák: elemekből oxidok (fémek és nem fémek) rozsdásodás, szén elégetése, vegyületekből más vegyületek CO 2, NO 2, szerves anyagok oxidációja metán égése, cukor és cellulóz lebontása, etilalkoholból ecetsav 2

Oxidáció és redukció — 2 • Oxidáció hidrogén leadása is Példák: hidrogénvegyületekből hidrogén-szulfidból kén: (Torjai Büdös barlang) vegyületekből más vegyületek etánból etilén, tovább: acetilén szerves anyagok átalakulása metanolból formaldehid 3

Oxidáció és redukció — 3 • Redukció oxigén leadása Példák: elemek előállítása oxidjaikból vasgyártás, alumíniumgyártás vegyületekből más vegyületek fotoszintézis, ólom(IV)-oxidból ólom(II)-oxid • Redukció hidrogén felvétele is Példák: ammóniagyártás, O 2 H 2 O 4

Redoxi reakciók • Ha valami oxidálódik, valaminek redukálódnia is kell. A két folyamat egymás nélkül elképzelhetetlen. Példák: vasgyártás: a vas-oxid redukálódik, ugyanakkor a szén-monoxidálódik • Ha oxidál, maga az oxigén redukálódik! 5

Redoxi reakciók — kiterjesztés Általánosan igaz: • ha (bármilyen módon) oxidálódik az anyag, akkor elektront ad le; • ha (bármilyen módon) redukálódik az anyag, akkor elektront vesz fel; • ez a két folyamat csak egyszerre (egyidejűleg) játszódhat le. 6

Kémiai áramforrások — 1 • Ha egy redukciós/oxidációs reakciót meg tudunk úgy valósítani, hogy a két folyamatot térben elválasztjuk, kémiai áramforráshoz jutunk. A legtöbb ilyen reakciót technikai korlátok miatt csak egyszer, egy irányban tudjuk megvalósítani: ezek a köznyelvben az elemek. • Az elemek élettartama igen változó, gazdaságosabb és környezetkímélőbb a drágább, de hosszabb élettartamú elem. 7

Kémiai áramforrások — 2 • Ha olyan anyagokat és elrendezést találunk, hogy technikailag megoldható az áramtermelés és áramfelvétel is, akkor akkumulátorról beszélünk. • Az akkumulátorok a hosszú élettartalom elérése érdekében gondos kezelés (kisütést/töltést) igényelnek. • Vannak régi akkumulátortípusok, amelyeket, hátrányaik ellenére egyenlőre nem tudunk nélkülözni. 8

Kémiai áramforrások — 3 • Környezetvédelmi szempontból az akkumulátorok mindig előnyösebbek, mint az elemek. • A tönkrement kémiai áramforrásokat tilos a háztartási hulladékba dobni, azok szakszerű ártalmatlanításáról gondoskodni kell. • Különösen veszélyesek a gépkocsik indításához használt, tönkrement, ólomakkumulátorok, amelyek újrafelhasználása sajnos külföldön történik. 9

Korrózió, általában — 1 • Szűkebb értelemben a fémek környezeti hatásra bekövetkező kémiai oxidációját értjük korrózión. Az alapjelenség a vas rozsdásodása • A műszaki életben korróziónak tekintik mindazokat a főleg kémiai átalakulásokat, amelyek a szerkezeti anyagot rongálják • A korrózió igen nagy nemzetgazdasági károkat okoz, ezeket a károkat a háztartásokban is megtapasztaljuk 10

Korrózió, általában — 2 • Műszaki értelemben korrózió tehát * a beton tönkremenetele só hatására; * a mészkő oldódás a savas csapadék hatására (pl. az Akropolisz szobrai); * a fakerítés rothadása • Nem tekintik korróziónak a hőmérséklet-változás hatására bekövetkező töréséket (pl. nem fagyálló csempe, járólap tönkremenetele hideg hatására) 11

Képek az Akropoliszról 12

Beton és fa korróziója 13

A vas korróziója — 1 • A vas felületén a levegő oxigénje és nedvességtartalmának hatására oxidokból és hidroxidokból álló rozsdaréteg alakul ki • Ez a réteg leválik a fémről és újabb fémfelület válik szabaddá • A folyamat addig ismétlődik, amíg fém vas van, tehát magáról nem szűnik meg 14

Fémek korróziója 15

A vas korróziója — 2 • Korrózióvédelem: megakadályozni a rozsdásodást • elzárni a kárt okozó anyagoktól: · festés · fémbevonat (olvadék vagy elektrolízis) · ötvözés • elektrokémiai módszer: · katódos védelem 16

Egyéb fémek korrózióvédelme • Vannak fémek, amelyeknek a felületén nem keletkezik oxidréteg. Ilyenek: · nemesfémek (arany, higany, platina) · nehezen oxidálható fémek (króm, nikkel) • Vannak fémek, amelyeknek a felületén zárt, tömör, a fémet megvédő oxidréteg keletkezik · alumínium, réz, cink, ón 17

Égés, tűzoltás — 1 • Az égés oxigénfelvétel. Van lassú és gyors égés. Az utóbbi fényjelenséggel jár • Az égés módjától az energiaváltozás független. Kizárólag a kiindulási anyagok mennyisége és minősége számít • Testünkben lassú égés folyik, ez biztosítja a mozgáshoz, továbbá az állandó testhőmérséklethez szükséges energiát 18

Ég a főiskola Zsámbékon 19

Égés, tűzoltás — 2 • A gyors égést nevezzük tűznek • A tűz feltételei: · éghető anyag · az égést tápláló anyag (legtöbbször levegő · megfelelő hőmérséklet • A tűz jóbarát és ellenség: · már az ősember is használta, sőt előidézte; · súlyos tűzvészek a természetben és az épített környezetben 20

Égés, tűzoltás — 3 • Tűzoltás: megszüntetni az égés feltételeit · eltávolítani az éghető anyagot · elzárni a tüzet a levegőtől · hűteni • Mikor lehet az oltóvíz · káros? · veszélyes? 21

Robbanás • Általában: hirtelen bekövetkező energiaátalakulás • Kémiában: az oxidálandó anyag és az oxidálószer olyan keveréke, amely igen gyors reakciót tesz lehetővé • Robbanóképes gázelegy véletlenszerűen is képződhet: sújtólégrobbanás 22

Robbanás 23