Τι είναι η οξείδωση; Ορισμός και Παραδείγματα

Η οξείδωση και η αναγωγή είναι δύο τύποι χημικών αντιδράσεων που πηγαίνουν χέρι-χέρι για να σχηματίσουν αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Ιστορικά, η οξείδωση ορίστηκε σύμφωνα με τη συμπεριφορά του οξυγόνου σε μια αντίδραση, αλλά ο σύγχρονος ορισμός είναι κάπως διαφορετικός. Εδώ είναι ο ορισμός της οξείδωσης, μαζί με παραδείγματα αντιδράσεων οξείδωσης.

Ορισμός οξείδωσης

Οξείδωση είναι η απώλεια ηλεκτρονίων ή η αύξηση της κατάστασης οξείδωσης ενός μορίου, ατόμου ή ιόντος σε μια χημική αντίδραση. Η αντίθετη διαδικασία ονομάζεται αναγωγή, η οποία είναι ένα κέρδος ηλεκτρονίων ή η μείωση της κατάστασης οξείδωσης ενός μορίου, ατόμου ή ιόντος. Σε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, ένα χημικό είδος ανάγεται, ενώ ένα άλλο οξειδώνεται. Το Redox σημαίνει κόκκινο αυγο-βόδι idation.

Αρχικά η οξείδωση σήμαινε την προσθήκη οξυγόνου σε μια ένωση. Αυτό συμβαίνει επειδή το αέριο οξυγόνο (O₂ ) ήταν ο πρώτος γνωστός οξειδωτικός παράγοντας. Η προσθήκη οξυγόνου σε μια ένωση συνήθως πληροί τα κριτήρια της απώλειας ηλεκτρονίων και της αύξησης της κατάστασης οξείδωσης, αλλά ο ορισμός της οξείδωσης επεκτάθηκε για να συμπεριλάβει άλλους τύπους χημικών αντιδράσεων.

Στην οργανική χημεία, μπορεί να συναντήσετε έναν ορισμό για την οξείδωση που περιλαμβάνει υδρογόνο. Αυτός ο ορισμός ασχολείται με πρωτόνια (ιόντα υδρογόνου) αντί για ηλεκτρόνια, επομένως μπορεί να προκαλέσει σύγχυση. Ωστόσο, είναι καλό να γνωρίζετε. Σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, η οξείδωση είναι η απώλεια υδρογόνου, ενώ η αναγωγή είναι η αύξηση του υδρογόνου.

Ένα παράδειγμα είναι η οξείδωση της αιθανόλης σε αιθανάλη:

CH₃ CH₂ OH → CH₃ CHO

Η αιθανόλη θεωρείται οξειδωμένη γιατί χάνει υδρογόνο. Αντιστρέφοντας την εξίσωση, η αιθανάλη μπορεί να μειωθεί προσθέτοντας υδρογόνο σε αυτήν για να σχηματίσει αιθανόλη.

Παραδείγματα οξείδωσης

Ένα κλασικό παράδειγμα οξείδωσης συμβαίνει μεταξύ σιδήρου και οξυγόνου στον υγρό αέρα, σχηματίζοντας οξείδιο του σιδήρου ή σκουριά. Λέγεται ότι ο σίδηρος έχει οξειδωθεί σε σκουριά. Η χημική αντίδραση είναι:

4 Fe + 3 O₂ + 6 H₂ O → 4 Fe(OH)₃ ή 2Fe₂ O₃ ·6H₂ O

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

Fe → Fe + 2  e

Εν τω μεταξύ, το οξυγόνο μειώνεται.

O₂ + 4  e + 2 H₂ O → 4  OH

Ένα άλλο παράδειγμα οξείδωσης όπου ένα στοιχείο συνδυάζεται με οξυγόνο είναι η αντίδραση μεταξύ μετάλλου μαγνησίου και οξυγόνου για να σχηματιστεί οξείδιο του μαγνησίου.

2 Mg (s) + O₂ (ζ) → 2 MgO (s)

Πολλά μέταλλα οξειδώνονται. Tarnish ονομάζεται η οξείδωση του αργύρου. Η πράσινη ή μπλε πατίνα που σχηματίζεται στον χαλκό σε υγρό αέρα είναι ένα άλλο παράδειγμα οξείδωσης.

Όμως, η οξείδωση δεν απαιτεί οξυγόνο! Ένα παράδειγμα αντίδρασης είναι αυτή μεταξύ υδρογόνου και αερίου φθορίου για να σχηματιστεί υδροφθορικό οξύ:

H₂ + F₂ → 2 HF

Σε αυτή την αντίδραση, το υδρογόνο οξειδώνεται και το φθόριο μειώνεται. Η αντίδραση μπορεί να γίνει καλύτερα κατανοητή εάν είναι γραμμένη με όρους δύο ημι-αντιδράσεων.

H₂ → 2 H + 2 e

F₂ + 2 e → 2 F

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

Cu(s ) + 2 Ag(aq ) → Cu(aq ) + 2 Ag(s )

Χρήση OIL RIG για να θυμάστε την οξείδωση και την αναγωγή

Θυμηθείτε, ο σύγχρονος ορισμός της οξείδωσης και της αναγωγής περιλαμβάνει ηλεκτρόνια (όχι οξυγόνο ή υδρογόνο). Ένας τρόπος για να θυμάστε ποιο είδος οξειδώνεται και ποιο μειώνεται είναι να χρησιμοποιήσετε το OIL RIG. OIL RIG σημαίνει Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain.

Οξειδωτικοί και αναγωγικοί παράγοντες

Οξειδωτικός παράγοντας είναι μια ουσία που οξειδώνει ένα άλλο υλικό. Με άλλα λόγια, ένας οξειδωτικός παράγοντας δωρίζει οξυγόνο (ή δίνει υδρογόνο) σε ένα άλλο είδος. Ένας αναγωγικός παράγοντας είναι μια ουσία που μειώνει ένα άλλο υλικό. Έτσι, ένας αναγωγικός παράγοντας αφαιρεί το οξυγόνο από ένα άλλο είδος (ή του δίνει υδρογόνο).

Αναφορές

• Haustein, Catherine Hinga (2014). K. Lee Lerner and Brenda Wilmoth Lerner (επιμ.). Αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής. The Gale Encyclopedia of Science (5η έκδ.). Farmington Hills, MI:Gale Group.
• Hudlický, Miloš (1990). Οξειδώσεις στην Οργανική Χημεία . Ουάσιγκτον, D.C.:American Chemical Society. ISBN 978-0-8412-1780-5.
• IUPAC (1997). "Οξείδωση". Σύνοψη Χημικής Ορολογίας (2η έκδ.) (το «Χρυσό Βιβλίο»). ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook