Selgitame, mis on oksüdatsioon ja kuidas see toimub. Samuti oksüdatsiooni tüübid, oksüdatsiooniarv ja redutseerimine.
Mis on oksüdatsioon?
Seda nimetatakse tavaliselt oksüdatsiooniks keemilised reaktsioonid milles hapnik ühineb teistega ained, moodustades molekule, mida nimetatakse oksiidid. See on eriti levinud metallide maailmas, kuigi mitte mingil juhul ainult neile. Keemias nimetatakse oksüdatsiooni keemilist nähtust, mille puhul a aatom, molekul või ioon kaotab ühe või mitu elektroni, suurendades seeläbi oma positiivset laengut.
Kuna hapnik on element, mis tavaliselt neid elektrone vastu võtab, nimetati seda tüüpi reaktsioone redutseerimis-oksüdatsioonireaktsioonideks, oksiid-redutseerimisreaktsioonideks või redoksreaktsioonid, kuid oluline on ka selgitada, et võib esineda redoksreaktsioone, milles hapnik ei osale. Arvesta, et hapniku nimi pärineb kreeka keelest oksüd, "Hape"; Y genos, "Tootja": see tähendab, et hapnikku nimetatakse nii, kuna see korrodeerib metallid, just nagu ta teeb hape.
Enamik oksüdatsiooni juhtumeid hõlmab hapnikku, kuid see võib toimuda ka selle puudumisel. Ja samamoodi toimub oksüdatsioon ja redutseerimine alati koos ja samaaegselt.
Neis osalevad alati kaks elementi, mis vahetavad elektrone:
- Oksüdeeriv aine. See on keemiline element, mis lööb elektronid üle, st võtab need vastu ja suurendab oma negatiivset laengut. Seda nimetatakse madalamaks oksüdatsiooniastmeks ehk teisisõnu redutseerimiseks.
- Redutseeriv aine. Kas ta on keemiline element mis loobub või kaotab ülekantud elektronid, suurendades nende positiivset laengut. Seda nimetatakse kõrgemaks oksüdatsiooniastmeks või teisisõnu oksüdeerumiseks.
Niisiis: oksüdeeriv aine redutseeritakse redutseerijaga, redutseerija aga oksüdeerija. Seega peame oksüdeeruda tähendab elektronide kaotamist, samas redutseerida tähendab elektronide saamist.
Need protsessid on tavalised ja igapäevased, tegelikult on need olulised elu: elusolendid me saame keemiline energia tänu sarnastele reaktsioonidele, nagu glükoosi oksüdatsioon.
Oksüdatsiooni tüübid
Oksüdatsioonil on teada kahte tüüpi:
- Aeglane oksüdatsioon. Seda toodab selles sisalduv hapnik õhku või Vesi, mis paneb metallid oma sära kaotama ja kannatama korrosioon liiga kaua kokku puutudes keskkond.
- Kiire oksüdatsioon. See esineb ägedates keemilistes reaktsioonides nagu põlemine, üldiselt eksotermilised (nad eraldavad energiat soojust) ja seda toodetakse peamiselt orgaanilistes elementides (sisaldavad süsinikku ja vesinikku).
Oksüdatsiooniarv
Keemilistel elementidel on oksüdatsiooniarv, mis tähistab elektronide arvu, mille see element mängib, kui on vaja seost teistega, et moodustada antud ühend.
See arv on peaaegu alati täisarv ja võib olla positiivne või negatiivne, olenevalt sellest, kas kõnealune element kaotab või võtab reaktsiooni käigus vastavalt elektrone juurde.
Näiteks: element, mille oksüdatsiooninumber on +1, kipub teistega reageerides kaotama elektroni, samas kui element numbriga -1 kipub elektroni saama, kui ta reageerib teistega, moodustades ühendi. Nende oksüdatsiooniarvude väärtused võivad olla sama kõrged kui selles osalevate elektronide arv protsessi, ja mõnel juhul sõltuvad need tavaliselt sellest, milliste elementidega nad reageerivad.
Vabad elemendid, mis ei ole teistega kombineeritud, on oksüdatsiooninumbriga 0. Teisest küljest on mõned näited oksüdatsiooninumbritest:
Hapniku oksüdatsiooniarv on -2 (O-2), välja arvatud peroksiidid, millel on -1 (O2-2) ja superoksiidid, mille väärtus on -½ (O2–).
Metallelementide oksüdatsiooniarv on positiivne. Näiteks: naatriumiioon (Na +), magneesiumiioon (Mg2 +), raua ioonid (Fe2 +, Fe3 +)
Vesiniku oksüdatsiooniarv on +1 (H +), välja arvatud metallhüdriididel, millel on -1 (H–).
Oksüdeerimine ja redutseerimine
Oksüdatsioon ja redutseerimine on pöörd- ja üksteist täiendavad protsessid, mis toimuvad alati samal ajal. Esimeses kaovad elektronid ja teises saadakse juurde, muutes seega elektronide arvu elektrilaengud elementidest.
Neid reaktsioone kasutatakse sageli tööstuslikes ja metallurgilistes protsessides, näiteks mineraalide vähendamiseks, saades puhtaid metallilisi elemente, nagu raud või alumiinium; või orgaanilise aine põletamisel, nagu elektrijaamades või isegi reaktiivmootorites.