YKSELTGENMENDRGENME REDOKS TEPKMELER Fatih AKALI Kimya retmeni 1

YÜKSELTGENME-İNDİRGENME (REDOKS) TEPKİMELERİ Fatih AKÇALI Kimya Öğretmeni 1

2

Konu İle İlgili Anahtar Kelimeler 1) Aktiflik (Bileşik yapma isteği- elektron alma veya verme) 2) İndirgenme (yükseltgen) 3) Yükseltgenme (indirgen) 4) Kaplama 1) Gözlem Yapma 2) Tahmin Etme 3) İlişkilendirme 4) Karşılaştırma 5) Deney Tasarlama ve Yapma 6) Veri Kaydetme 7) Veri Yorumlama 8) Çıkarım Yapma Bilimsel Süreç 3

ÖĞRENME ALANI: KİMYA Ünite Adı: Yükseltgenme ve İndirgenme Reaksiyonları Konu: Metallerin Aktifliğinin Karşılaştırılması Dersin Amacı: Metallerin Aktiflik Sırasının Belirlenmesi Konu İle İlgili Hedef Kazanımlar: 1) Aktifliğin Tanımının Yapılması 2) Metaller Arası Aktiflik Sırasının Belirlenmesi 3) Günlük Hayatla Aktifliğin İlişkisinin Kurulması 4

DERSİN İŞLENİŞİ (5 E MODELİ) 1. Dikkat Çekme Aşaması: Mide ağrısı çeken birine verilen ilacın içeriğini okuduğumda metal iyonlarının (Ca, Mg, Na) ilacın etken maddesi olduğunu gördüm. Mide ağrısına sebep olan şeyin midede fazla miktarda HCl salgılanması olduğu tespit edilmiş. Sizce metallerle HCl asit arasında ne olur? Metaller arasında farklılık var mıdır? 5

2. Keşfetme Aşaması: Mutluluklar ülkesi kralı yaşlanmış ve kendi yerini alacak bir oğlu ya da kızı yoktur. Kendinden sonra ülkesini yönetecek kişiyi seçmek için bir yarışma düzenlemiştir. Kuralları şöyle belirlemiştir; 1) Size verilen beş metalden birini seçiniz. Seçtiğiniz metalden bir kayık, bir de yüzük yapınız. 2) Yaptığınız kayık Fe. SO 4 çözeltisinden oluşmuş bir denizde yüzebilsin. 3) Yaptığınız yüzük asitten etkilenmesin. 4) Ag. NO 3 çözeltisini kullanarak yüzüğü gümüşle kaplayınız. 6 (yüzük ve kayık aynı metalden yapılacak. )

Kullanılacak Malzemeler Fe. SO 4 çözeltisi. Ag. NO 3 Çözeltisi HCl çözeltisi. Magnezyum şerit Çinko Metali Alüminyum Metali Bakır Metali Demir Metali 7

Teorik bilgi: Ø Bilindiği gibi metaller elektron vererek bileşik yaparlar, yani elektropozitiftirler. Ancak, elektron verme eğilimleri birbirinden farklıdır. Ø Metaller elektron verme yatkınlıklarına yani yükseltgenme potansiyellerinin azalışına göre sıralanırsa aktiflik sırası elde edilir. Ø Elementlerin bileşik yapabilme kabiliyetlerine aktiflik denir. Metallerde elektron verebilme yatkınlığı ametallerde ise elektron alabilme yatkınlığı aktifliğin ölçüsüdür. Ø Metallerin çoğu asitler ile tepkimeye girerek bir tuz ve hidrojen gazı oluştururlar. Bu tepkime hızı metalleri aktiflik sırasına koymakta kullanılır. Hidrojen gazı testi, yanan bir kıymık gaz içerisine sokularak yapılır. Eğer çıkan gaz H 2 ise patlar. Ø Aktiflik sıralaması diğer tepkimeler için tahmin yürütmekte kullanılır. Ø Daha aktif metal kendinden daha az aktif metali bileşiklerinden ayırır. 8

Ø Redoks reaksiyonlarında indirgenmeyi sağlayan maddeye "indirgen", yükseltgenmeyi sağlayan maddeye "yükseltgen" denir. Ancak; Ø Aktifliği hidrojenden az olan metallere HNO 3’ün etkisi ise seyreltik ve derişik olmasına bağlı olarak değişir. HNO 3; Cu, Hg ve Ag'’ etki eder. Pt ve Au'a etki etmez. Cu + 4 HNO 3 ---> Cu(NO 3)2 + 2 NO 2 + 2 H 2 O (Derişik) 3 Cu + 8 HNO 3 ---> 3 Cu(NO 3)2 + 2 NO + 4 H 2 O (seyreltik) 9

4. Derinleştirme Aşaması: Asitli içeceklerin metal bardakla içilmesi doğru mudur? Derse getirilen kola içerisine Mg şerit atarak olayı tartışalım. Metallerin aktifliği ile ilgili günlük hayattan örnekler verelim. 5. Değerlendirme Aşaması: Kavram haritası hazırlayalım. 10

VERİLER TAHMİNLERİNİZ TEPKİME Mg+Fe. SO 4 Metal aşınır, kütlesi azalır Mg+Fe. SO 4 Mg. SO 4+Fe Al+ Fe. SO 4 Metal aşınır, kütlesi azalır Al+Fe. SO 4 Al 2(SO 4)3+Fe Zn+ Fe. SO 4 Metal aşınır, kütlesi azalır Zn+Fe. SO 4 Zn. SO 4+Fe Fe+ Fe. SO 4 Metal değişikliğe uğramaz Reaksiyon gerçekleşmez Cu+ Fe. SO 4 Metal değişikliğe uğramaz Reaksiyon gerçekleşmez 11

ELEMENTLERİN AKTİFLİK TABLOSU: K Sodyum Na Kalsiyum Ca Magnezyum Mg Alüminyum Al Çinko Zn Demir Fe Kalay Sn Kurşun Pb Hidrojen H Bakır Cu Civa Hg Gümüş Ag Altın Au Platin Pt Anyonların Aktiflik Sırası : Aktiflik artar Potasyum F-, SO 4 -, NO 3 -, OH-, Cl-, Br-, IAktiflik azalır 12

Zno - 2 e- Zn+2 (yükseltgenme) Cu+2 + 2 e- Cuo (indirgenme) Zno + Cu+2 Zn+2 + Cuo (Net denklem) 13

İndirgenme olmadan yükseltgenme gerçekleşemez. Bir yükseltgen başka bir tepkeni yükseltgeyen maddedir: kendisi indirgenir! Aynı şekilde, bir indirgen başka bir tepkeni indirgeyen maddedir: kendisi yükseltgenir. Bir yükseltgenme-indirgenme tepkimesi aynı elementin hem yükseltgenip hem de indirgendiği tepkimelerdir. 14

YÜKSELTGENME SAYILARININ BELİRLENMESİ: TEMEL KURALLAR Ø Her hangi bir saf elementin yükseltgenme sayısı sıfırdır. Örneğin, H 2 içerisindeki H’ın yükseltgenme sayısı sıfırdır. Ø Bir tek-atomlu iyonun yükseltgenme sayısı o iyonun yüküne eşittir. Örnek olarak Cl- iyonundaki Cl atomunun yükseltgenme sayısı -1, Mg+2 iyonundaki Mg atomunun yükseltgenme sayısı +2 ve O 2 - iyonundaki oksijen atomunun yükseltgenme sayısı -2 dir. Ø Nötr bileşiklerde yükseltgenme sayıları toplamı sıfır, veya iyonik bileşiklerde iyonun yüküne eşittir. Ø Alkali metallerin (IA grubu metalleri) bileşiklerindeki yükseltgenme sayıları +1, ve toprak alkali metallerin (IIA grubu metaller) bileşiklerindeki yükseltgenme sayıları +2 dir. F’in yükseltgenme sayısı tüm bileşiklerinde -1 dir. Ø H’ın yükseltgenme sayısı çoğu bileşiklerinde +1 dir. Bu kurala uymayan durumlar H 2 (burada H = 0) ve Na. H gibi iyonik hidrürlerdir (burada H = -1). Ø O’ın yükseltgenme sayısı çoğu bileşiklerinde -2 dir. . Bu kurala uymayan durumlar O 2 (burada O = 0) ve H 2 O 2 yada Na 2 O 2 gibi peroksitlerdir (burada O = -1). 15

-1 -2 -3 +3 +2 +1 Hangi Gruplar Hangi Yükseltgenme Basamağı 16

Metallerin Asitlerle Tepkimeleri Metaller asitlerle tepkimeye girdiklerinde tuz ve hidrojen gazı açığa çıkar. Bu tür tepkimelere metallerin asitlerle tepkimeleri denir. Asitler, hidrojenden aktif maddelerle reaksiyona girdiklerinde, Metal + Asit → Tuz + H 2(g) tepkimesi gerçekleşir. Fe + 2 HCl → Fe. Cl 2 + H 2 Fakat asiler, soy metallerle (Cu, Hg, Au ve Pt) etki etmezler. Ancak yarı soy metallere (Cu, Ag, Hg) derişik H 2 SO 4 ve HNO 3 yükseltgen olarak etki ederler. HNO 3 derişik olduğunda NO 2 seyreltik asit olduğundan NO gazı açığa çıkar. Cu + 4 HNO 3 ------→ Cu(NO 3)2 + 2 NO 2 + 2 H 2 O (derişik) 3 Cu + 8 HNO 3 ------→ 3 Cu(NO 3)2 + 2 NO(g) + 4 H 2 O 17

Cl 2 + 2 KBr → 2 KCl + Br 2 2 Al + 3 Fe(NO 3)2 → 3 Fe + 2 Al(NO 3)3 2 Na + 2 H 2 O → 2 Na. OH + H 2 Mg + 2 HCl → Mg. Cl 2 + H 2 Ag(k)2 HNO 3(suda) Ag. NO 3(Suda) NO 2(g) + H 2 O(s) Derişik 1. Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na: Bu elementler soğuk su ile şiddetli reaksiyon verirler, çok aktiftirler. 2. Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Cd, Fe: Bu elementler sıcak su ile reaksiyon verirler, aktiftirler. 3. Co, Ni, Sn, Pb, H: Bu elementler ancak asitler ile tepkime verirler. 4. Cu, Hg, Ag, Pt, Au: Asitler ile de tepkime vermezler. 18

Al(k) + 3 HCI (suda) AICI 3(suda)+ 3/2 H 2(g) Zn(k) + 2 HCI(suda) Zn. CI 2(suda) + H 2(g) Altına yalnızca kral suyu (3 HCI+HNO 2) karışımı etki eder. Au(k)+HCI(suda)+HNO 3 Au. CI 3 + NO(g)+ 2 HO(s) 19