Du pagrindiniai cheminių reakcijų tipai yra oksidacija ir redukcija. Oksidacija nebūtinai turi nieko bendra su deguonimi. Štai ką tai reiškia ir kaip ji susijusi su redukcija.
Svarbiausios prekės: oksidacija chemijoje
- Oksidacija įvyksta, kai atomas, molekulė arba jonas praranda vieną ar daugiau elektronų cheminės reakcijos metu.
- Kai vyksta oksidacija, cheminių rūšių oksidacijos būsena padidėja.
- Oksidacija nebūtinai apima deguonį! Iš pradžių šis terminas buvo vartojamas, kai deguonis sukėlė elektronų praradimą reakcijoje. Šiuolaikinis apibrėžimas yra bendresnis.
Oksidacijos apibrėžimas
Oksidacija yra nuostoliai elektronai reakcijos metu molekulė, atomas arba jonų.
Oksidacija įvyksta, kai oksidacijos būsena molekulės, atomo ar jonų kiekis padidėja. Vadinamas priešingas procesas sumažinimas, kuris atsiranda padidėjus elektronams arba sumažėjus atomo, molekulės ar jono oksidacijos būsenai.
Reakcijos pavyzdys yra susidaryti tarp vandenilio ir fluoro dujų vandenilio fluorido rūgštis:
H2 + F2 → 2 HF
Šioje reakcijoje oksiduojasi vandenilis ir mažinamas fluoras. Reakcija gali būti geriau suprantama, jei ji parašyta dviem reakcijomis pusiau.
H2 → 2 H+ + 2 e-
F2 + 2 e- → 2 F-
Atkreipkite dėmesį, kad šioje reakcijoje niekur nėra deguonies!
Istorinis oksidacijos, apimančios deguonį, apibrėžimas
Senesnė oksidacijos prasmė buvo tada, kai deguonies buvo pridėtas prie a junginys. Taip buvo todėl, kad deguonies dujos (O2) buvo pirmasis žinomas oksidatorius. Nors deguonies pridėjimas prie junginio paprastai atitinka elektronų praradimo ir padidėjimo kriterijus oksidacijos būsenoje oksidacijos apibrėžimas buvo išplėstas įtraukiant kitas cheminių medžiagų rūšis reakcijos.
Klasikinis senojo oksidacijos apibrėžimo pavyzdys yra tada, kai geležis susimaišo su deguonimi, kad susidarytų geležies oksidas arba rūdys. Teigiama, kad geležis oksiduojasi į rūdis. Cheminė reakcija yra:
2 Fe + O2 → Fe2O3
Geležies metalas oksiduojamas, kad susidarytų geležies oksidas, žinomas kaip rūdis.
Elektrocheminės reakcijos yra puikūs oksidacijos reakcijų pavyzdžiai. Kai varinė viela dedama į tirpalą, kuriame yra sidabro jonų, elektronai iš vario metalo perkeliami į sidabro jonus. Vario metalas oksiduojamas. Sidabro metalo ūsai auga ant varinės vielos, o vario jonai išsiskiria į tirpalą.
Cu (s) + 2 Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2 Ag (s)
Kitas oksidacijos pavyzdys, kai elementas susijungia su deguonimi, yra reakcija tarp magnio metalo ir deguonies, susidarant magnio oksidui. Daugelis metalų oksiduojasi, todėl naudinga atpažinti lygties formą:
2 Mg (s) + O2 (g) → 2 MgO (-ų)
Oksidacija ir redukcija vyksta kartu (Redox reakcijos)
Atradę elektroną ir paaiškinę chemines reakcijas, mokslininkai suprato oksidaciją ir redukcija vyksta kartu, kai viena rūšis praranda elektronus (oksiduojasi), o kita - elektronus (sumažinta). Cheminės reakcijos tipas, kuriame vyksta oksidacija ir redukcija, vadinamas redokso reakcija, reiškiančia redukciją-oksidaciją.
Metalo oksidacija deguonies dujomis tada galėtų būti paaiškinta kaip metalo atomas, prarandantis elektronus, kad susidarytų katijonas (oksiduojamas) su deguonies molekule, įgaunančia elektronus, kad susidarytų deguonies anijonai. Pavyzdžiui, magnio atveju reakcija gali būti perrašyta taip:
2 Mg + O2 → 2 [Mg2+] [O2-]
sudaryta iš šių pusiau reakcijų:
Mg → Mg2+ + 2 e-
O2 + 4 e- → 2 O2-
Istorinis vandenilio oksidacijos apibrėžimas
Oksidacija, kurioje dalyvauja deguonis, vis dar yra oksiduojama pagal šiuolaikinį termino apibrėžimą. Tačiau yra ir kitas senas vandenilio apibrėžimas, kuris gali būti sutinkamas organinės chemijos tekstuose. Šis apibrėžimas yra priešingas deguonies apibrėžimui, todėl jis gali sukelti painiavą. Vis dėlto gera žinoti. Pagal šį apibrėžimą oksidacija yra vandenilio praradimas, o redukcija - vandenilio padidėjimas.
Pavyzdžiui, pagal šį apibrėžimą, kai etanolis oksiduojamas į etanalą:
CH3CH2OH → CH3CHO
Etanolis laikomas oksiduotu, nes praranda vandenilį. Atvirkščią lygtį, etanalį galima redukuoti, į jį įpilant vandenilio, kad susidarytų etanolis.
OIL RIG naudojimas atsiminimui apie oksidaciją ir redukciją
Taigi, atsiminkite šiuolaikinį oksidacijos ir redukcijos apibrėžimą, susijusį su elektronais (ne deguonimi ar vandeniliu). Vienas iš būdų atsiminti, kurios rūšys oksiduojasi ir kurios yra redukuotos, yra naudoti OIL RIG. OIL RIG reiškia, kad oksidacija prarandama, redukcija padidėja.
Šaltiniai
- Hausteinas, Catherine Hinga (2014). K. Lee Lerner ir Brenda Wilmoth Lerner (red.). Oksidacija - redukcinė reakcija. Mokslo enciklopedija „Gale“ (5-asis leidimas). Farmington Hills, MI: Gale grupė.
- Hudlický, Miloš (1990). Organinės chemijos oksidacijos. Vašingtonas, D.C.: Amerikos chemikų draugija. p. 456. ISBN 978-0-8412-1780-5.