Elmagyarázzuk, mi az oxidáció és hogyan történik. Továbbá az oxidáció típusai, az oxidációs szám és a redukció.
Mi az oxidáció?
Általában oxidációnak nevezik kémiai reakciók amelyben az oxigén másokkal egyesül anyagokat, molekulákat képezve úgynevezett oxidok. Ez különösen elterjedt a fémek világában, bár korántsem kizárólagosan rájuk jellemző. A kémiában oxidációnak nevezik azt a kémiai jelenséget, amelyben a atom, molekula vagy ion elveszít egy vagy több elektront, így növekszik pozitív töltése.
Mivel az oxigén olyan elem, amely általában befogadja ezeket az elektronokat, ezért ezt a reakciótípust redukciós-oxidációs reakcióknak, oxidredukciós reakcióknak, ill. redox reakciók, de azt is fontos tisztázni, hogy lehetnek redox reakciók, amelyekben az oxigén nem vesz részt. Vegye figyelembe, hogy az oxigén elnevezés a görögből származik oxis, "Sav"; Y genos, "Producer": vagyis az oxigént azért nevezték így, mert korrodálja a fémek, ahogy ő is teszi sav.
Az oxidáció legtöbb esetben oxigént tartalmaz, de ennek hiányában is előfordulhat. És ehhez hasonlóan az oxidáció és a redukció mindig együtt és egyidejűleg megy végbe.
Két elem, amely elektronokat cserél, mindig részt vesz bennük:
- Az oxidálószer. Ez az a kémiai elem, amely megragadja a elektronok átadják, vagyis befogadja őket és növeli negatív töltését. Ezt hívják alacsonyabb oxidációs állapotnak, vagy más szóval redukált állapotnak.
- A redukálószer. Ő kémiai elem amely feladja vagy elveszíti az átvitt elektronokat, növelve a pozitív töltésüket. Ezt hívják magasabb oxidációs állapotnak, vagy más szóval oxidáltnak.
Tehát: az oxidálószert a redukálószer redukálja, míg a redukálószert az oxidálószer oxidálja. Így muszáj oxidálni azt jelenti, hogy elektronokat veszítünk, míg csökkenteni azt jelenti, hogy elektronokat nyerünk.
Ezek a folyamatok általánosak és mindennaposak, valójában elengedhetetlenek a élet: a élőlények azt kapjuk kémiai energia hasonló reakcióknak, például a glükóz oxidációjának köszönhetően.
Az oxidáció típusai
Az oxidációnak két típusa ismert:
- Lassú oxidáció. A benne lévő oxigén termeli levegő vagy a Víz, amitől a fémek elveszítik fényüket és szenvednek korrózió túl sokáig van kitéve környezet.
- Gyors oxidáció. Heves kémiai reakciókban fordul elő, mint pl égés, általában exoterm (energiát bocsátanak ki hőség), és főként szerves elemekben (szenet és hidrogént tartalmazó) állítják elő.
Oxidációs szám
A kémiai elemek oxidációs számmal rendelkeznek, amely az elektronok számát jelenti, amelyet ez az elem játékba bocsát, amikor másokkal társulva egy adott vegyületet alkotnak.
Ez a szám szinte mindig egész szám, és lehet pozitív vagy negatív, attól függően, hogy a kérdéses elem a reakció során elektronokat veszít vagy nyer.
Például: egy +1 oxidációs számú elem hajlamos elektront veszíteni, amikor másokkal reagál, míg a -1 számú elem hajlamos elektront nyerni, amikor másokkal reagálva vegyületet képez. Ezek az oxidációs számok olyan magasak lehetnek, mint a benne résztvevő elektronok száma folyamat, és bizonyos esetekben általában attól függnek, hogy milyen elemekkel reagálnak.
A szabad elemek, vagyis amelyek nincsenek másokkal kombinálva, 0 oxidációs számmal rendelkeznek. Másrészt az oxidációs számokra néhány példa:
Az oxigén oxidációs száma -2 (O-2), kivéve a -1 (O2-2) peroxidokat és a -½ (O2–) szuperoxidokat.
A fémes elemek oxidációs száma pozitív. Például: nátriumion (Na+), magnéziumion (Mg2+), vasion (Fe2+, Fe3+)
A hidrogén oxidációs száma +1 (H +), kivéve a fém-hidrideket, amelyeknek -1 (H–).
Oxidáció és redukció
Az oxidáció és a redukció fordított és egymást kiegészítő folyamatok, amelyek mindig egy időben mennek végbe. Az elsőben az elektronok elvesznek, a másodikban pedig nyernek, így változik az elektromos töltések az elemekről.
Ezeket a reakciókat gyakran alkalmazzák ipari és kohászati eljárásokban, például az ásványok redukálására, tiszta fémes elemek, például vas vagy alumínium nyerésére; vagy a szerves anyagok elégetésekor, mint a villamosenergia-termelő üzemekben vagy akár a sugárhajtóművekben.