1. Oxidačně-redukční reakce
Při redoxních reakcích dochází k oxidaci prvku s nejnižším standardním redukčním potenciálem a redukci prvku, který má tuto hodnotu nejvyšší. Tato zákonitost se často projevuje při reakcích kovů a solí, kovů s kyselinou či vytěsňování halogenů z halogenidů. Pro správný popis průběhu oxidačně-redukčních reakcí je důležitá znalost hodnot standardních redukčních potenciálů. Tyto hodnoty můžeme nalézt v tabulce 1 či jednotlivé prvky nalezneme seřazeny v Beketovově řadě (řadě napětí kovů) dle zvyšující se hodnoty redukčního potenciálu.
Tab.: Přehled hodnot standardních redukčních potenciálů (při 25 °C)
Li+/Li0 -3,045 V
Ni2+/Ni0 -0,250 V
K+/K0 -2,925 V
Sn2+/Sn0 -0,140 V
Ba2+/Ba0 -2,906 V
Pb2+/Pb0 -0,126 V
Ca2+/Ca0 -2,284 V
H+/H0 0 V
Na+/Na0 -2,713 V
Cu2+/Cu0 0,339 V
Mg2+/Mg0 -2,363 V
Cu+/Cu0 0,520 V
Al3+/Al0 -1,662 V
Hg2+/Hg0 0,798 V
Zn2+/Zn0 -0,736 V
Ag+/Ag0 0,799 V
Fe2+/Fe0 -0,440 V
Br-/Br20 1,066 V
Cd2+/Cd0 -0,408 V
Cl-/Cl20 1,359 V
Tl+/Tl0 -0,335 V
Au3+/Au0 1,420 V
Co2+/Co0 -0,271 V
F-/F20 2,850 V
Zjednodušená Beketovova řada:
K Na Ca Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Au Pt
1.1 Reakce prvek-kation
Představíme si, že máme kádinky s roztoky dusičnanu měďnatého a dusičnanu stříbrného. Do roztoku měďnaté soli vhodíme stříbro a do roztoku stříbrné soli měď. Jestliže po několika minutách vytáhneme měď z dusičnanu stříbrného, tak zjistíme, že se pokryla vrstvou stříbra. Na stříbře v roztoku měďnaté soli žádnou viditelnou změnu nepozorujeme. Důvodem, proč došlo k redukci stříbra a ne mědi je skutečnost, že stříbro má vyšší hodnotu standardního redukčního potenciálu (0,799 V) než měď (0,339 V), a tak se redukuje spontánně.
Cu + 2 AgNO3 → 2 Ag + Cu(NO3)2
Cu0 + 2 Ag+ → 2 Ag0 + Cu2+
Ag + Cu(NO3)2 → reakce neprobíhá
Ag0 + Cu2+ → reakce neprobíhá
1.2 Reakce prvek-anion
Jiným příkladem je zavádění chloru a bromu do roztoků chloridu a bromidu sodného. Zatímco při zavádění chloru do roztoku bromidu sodného začne docházet k vylučování bromu, samotný brom s roztokem chloridu sodného nereaguje. Tentokrát má brom nižší hodnotu standardního redukčního potenciálu (1,066 V), a tak se přednostněji oxiduje, než chlor (1,359 V).
2 KBr + Cl2 → 2 KCl + Br2
2 Br- + Cl20 → 2 Cl- + Br20
KCl + Br2 → reakce neprobíhá
Cl- + Br20 → reakce neprobíhá
1.3 Reakce prvek-kyselina
Neušlechtilé kovy (E0 < 0 V) reagují s kyselinami za vzniku soli a vodíku, zatímco kovy ušlechtilé (E0 > 0 V) poskytují při reakci s kyselinou roztok soli a plyn uvolněný z patřičné kyseliny. Pouze některé silné kyseliny reagují s ušlechtilými kovy (např. kyselina sírová či dusičná). Při reakci ušlechtilého kovu s kyselinou sírovou se uvolňuje oxid siřičitý. Pokud ušlechtilý kov reaguje s koncentrovanou kyselinou dusičnou, uvolňuje se oxid dusičitý. Jestliže dochází k reakci zředěné kyseliny dusičné s ušlechtilým kovem, dochází k uvolnění oxidu dusnatého. Vznikající oxid dusnatý se však ihned oxiduje vzdušným kyslíkem na oxid dusičitý.
Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
3 Ca + 2 H3PO4 → Ca3(PO4)2 + 3 H2
Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O
Hg + 4 HNO3 (l) → Hg(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
3 Ag + 4 HNO3 (aq) → 3 AgNO3 + NO + 2 H2O