Τι είναι οξείδωση; Ορισμός και παράδειγμα

Δύο βασικοί τύποι χημικών αντιδράσεων είναι η οξείδωση και η μείωση. Η οξείδωση δεν έχει απαραίτητα ο, τιδήποτε να κάνει με το οξυγόνο. Ας δούμε τι σημαίνει και πώς σχετίζεται με τη μείωση.

Βασικά μαθήματα: Οξείδωση στη χημεία

Η οξείδωση είναι η απώλεια ηλεκτρόνια κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης από ένα μόριο, άτομο ή ιόν.
Η οξείδωση εμφανίζεται όταν το κατάσταση οξείδωσης ενός μορίου, ατόμου ή ιόντος αυξάνεται. Η αντίθετη διαδικασία ονομάζεται μείωση, που συμβαίνει όταν υπάρχει κέρδος από τα ηλεκτρόνια ή η κατάσταση οξείδωσης ενός ατόμου, μορίου ή ιόντων μειώνεται.

Ένα παράδειγμα αντίδρασης είναι το σχηματισμό μεταξύ υδρογόνου και φθοριούχου αερίου υδροφθορικό οξύ:

H₂ + F₂ → 2 HF

Σε αυτήν την αντίδραση, το υδρογόνο οξειδώνεται και το φθόριο μειώνεται. Η αντίδραση μπορεί να γίνει καλύτερα κατανοητή αν είναι γραμμένη με όρους δύο μισών αντιδράσεων.

H₂ → 2 Η⁺ + 2 e^-

φά₂ + 2 e^- → 2 F^-

Σημειώστε ότι δεν υπάρχει οξυγόνο σε αυτή την αντίδραση!

Μια παλαιότερη έννοια της οξείδωσης ήταν πότε οξυγόνο προστέθηκε σε α χημική ένωση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το οξυγόνο (O₂) ήταν ο πρώτος γνωστός οξειδωτικός παράγοντας. Ενώ η προσθήκη οξυγόνου σε μια ένωση τυπικά ικανοποιεί τα κριτήρια της απώλειας ηλεκτρονίων και μιας αύξησης στην κατάσταση οξείδωσης, ο ορισμός της οξείδωσης επεκτάθηκε για να συμπεριλάβει άλλους τύπους χημικών ουσιών αντιδράσεις.

Ένα κλασικό παράδειγμα του παλαιού ορισμού της οξείδωσης είναι όταν ο σίδηρος συνδυάζεται με το οξυγόνο για να σχηματιστεί οξείδιο του σιδήρου ή σκουριά. Ο σίδηρος λέγεται ότι έχει οξειδωθεί σε σκουριά. Η χημική αντίδραση είναι:

2 Fe + Ο₂ → Fe₂Ο₃

Το μεταλλικό σίδηρο οξειδώνεται για να σχηματίσει το οξείδιο του σιδήρου που είναι γνωστό ως σκουριά.

Οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις είναι εξαιρετικά παραδείγματα αντιδράσεων οξείδωσης. Όταν ένα χάλκινο σύρμα τοποθετείται σε διάλυμα που περιέχει ιόντα αργύρου, τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από το μέταλλο του χαλκού στα ιόντα αργύρου. Το μέταλλο χαλκού οξειδώνεται. Τα αργυρά μεταλλικά μουστάκια αναπτύσσονται πάνω στο σύρμα χαλκού, ενώ ιόντα χαλκού απελευθερώνονται στο διάλυμα.

Cu (μικρό) + 2 Ag⁺(υδ) → Cu²⁺(υδ) + 2 Ag (μικρό)

Ένα άλλο παράδειγμα οξείδωσης όπου ένα στοιχείο συνδυάζεται με οξυγόνο είναι η αντίδραση μεταξύ μετάλλου μαγνησίου και οξυγόνου για σχηματισμό οξειδίου του μαγνησίου. Πολλά μέταλλα οξειδώνουν, οπότε είναι χρήσιμο να αναγνωρίσουμε τη μορφή της εξίσωσης:

2 Μ§ (δ) + Ο₂ (g) → 2 MgO (s)

Μόλις ανακαλύφθηκε το ηλεκτρόνιο και εξηγήθηκαν οι χημικές αντιδράσεις, οι επιστήμονες πραγματοποίησαν οξείδωση και μείωση συμβαίνουν μαζί, με ένα είδος που χάνει ηλεκτρόνια (οξειδωμένα) και ένα άλλο κερδίζει ηλεκτρόνια (μειωμένος). Ένας τύπος χημικής αντίδρασης στην οποία λαμβάνει χώρα οξείδωση και αναγωγή ονομάζεται αντίδραση οξειδοαναγωγής, η οποία σημαίνει αναγωγή-οξείδωση.

Η οξείδωση ενός μετάλλου με αέριο οξυγόνο θα μπορούσε στη συνέχεια να εξηγηθεί καθώς το άτομο του μετάλλου χάνει ηλεκτρόνια για να σχηματίσει το κατιόν (που οξειδώνεται) με το μόριο οξυγόνου να κερδίζει ηλεκτρόνια για να σχηματίσει ανιόντα οξυγόνου. Στην περίπτωση του μαγνησίου, για παράδειγμα, η αντίδραση θα μπορούσε να ξαναγραφεί ως:

2 Mg + Ο₂ → 2 [Mg²⁺] [Ο^2-]

που αποτελείται από τις ακόλουθες μισές αντιδράσεις:

Mg → Mg²⁺ + 2 e^-

Ο₂ + 4 e^- → 2 O^2-

Η οξείδωση στην οποία εμπλέκεται το οξυγόνο εξακολουθεί να είναι η οξείδωση σύμφωνα με τον σύγχρονο ορισμό του όρου. Ωστόσο, υπάρχει ένας άλλος παλαιός ορισμός που αφορά το υδρογόνο που μπορεί να συναντηθεί στα κείμενα της οργανικής χημείας. Αυτός ο ορισμός είναι το αντίθετο από τον ορισμό του οξυγόνου, οπότε μπορεί να προκαλέσει σύγχυση. Ακόμα, είναι καλό να γνωρίζετε. Σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, η οξείδωση είναι η απώλεια υδρογόνου, ενώ η μείωση είναι το κέρδος του υδρογόνου.

Για παράδειγμα, σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, όταν η αιθανόλη οξειδώνεται σε αιθανάλη:

CH₃CH₂OH → CH₃CHO

Η αιθανόλη θεωρείται οξειδωμένη επειδή χάνει υδρογόνο. Αντιστρέφοντας την εξίσωση, το αιθάνιο μπορεί να μειωθεί προσθέτοντας υδρογόνο σε αυτό για να σχηματίσει αιθανόλη.

Έτσι, να θυμάστε ότι ο σύγχρονος ορισμός της οξείδωσης και της αναγωγής αφορά ηλεκτρόνια (όχι οξυγόνο ή υδρογόνο). Ένας τρόπος να θυμάστε ποιο είδος είναι οξειδωμένο και το οποίο είναι μειωμένο είναι να χρησιμοποιήσετε OIL RIG. Το OIL RIG σημαίνει ότι η Οξείδωση είναι Απώλεια, Η Μείωση είναι Κέρδος.

• Haustein, Catherine Hinga (2014). Κ. Lee Lerner και Brenda Wilmoth Lerner (eds.). Αντίδραση οξείδωσης-μείωσης. Η εγκυκλοπαίδεια των επιστημών (5η έκδοση). Farmington Hills, ΜΙ: Gale Group.
• Hudlický, Milos (1990). Οξείδωση στην Οργανική Χημεία. Washington, D.C.: American Chemical Society. Π. 456. ISBN 978-0-8412-1780-5.