Reakcja utleniania a reakcja redukcji
Reakcje utleniania i redukcji są ze sobą powiązane. Tam, gdzie jedna substancja ulega utlenieniu, inna substancja ulega zmniejszeniu. Dlatego te reakcje są wspólnie określane jako reakcje redoks.
Reakcja utleniania
Początkowo reakcje utleniania zidentyfikowano jako reakcje, w których uczestniczy gazowy tlen. Tutaj tlen łączy się z inną cząsteczką, tworząc tlenek. W tej reakcji tlen ulega redukcji, a druga substancja ulega utlenianiu. Dlatego w zasadzie reakcja utleniania polega na dodaniu tlenu do innej substancji. Na przykład w poniższej reakcji wodór ulega utlenieniu i dlatego atom tlenu jest dodawany do wody tworzącej wodór.
2H2 + O2 -> 2H2O
Innym sposobem opisania utleniania jest utrata wodoru. W niektórych przypadkach trudno jest opisać utlenianie jako dodawanie tlenu. Na przykład, w następującej reakcji tlen dodaje się zarówno do węgla, jak i wodoru, ale tylko węgiel ulega utlenieniu. W tym przypadku utlenianie można opisać, mówiąc, że jest to utrata wodoru. Ponieważ wodory zostały usunięte z metanu podczas produkcji dwutlenku węgla, węgiel został utleniony.
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H 2O
Innym alternatywnym podejściem do opisania utleniania jest utrata elektronów. Takie podejście można wykorzystać do wyjaśnienia reakcji chemicznych, w których nie widzimy tworzenia się tlenku lub utraty wodoru. Tak więc, nawet gdy nie ma tlenu, możemy wyjaśnić utlenianie za pomocą tego podejścia. Na przykład w poniższej reakcji magnez przekształcił się w jony magnezu. Ponieważ magnez stracił dwa elektrony, został poddany utlenianiu, a gazowy chlor jest środkiem utleniającym.
Mg + Cl2 -> Mg2+ + 2Cl–
Stan utlenienia pomaga zidentyfikować atomy, które uległy utlenieniu. Zgodnie z definicją IUPAC stopień utlenienia jest „miarą stopnia utlenienia atomu w substancji. Definiuje się go jako ładunek, jaki można sobie wyobrazić, aby mieć atom.” Stan utlenienia jest wartością całkowitą i może być dodatnia, ujemna lub zerowa. Stan utlenienia atomu ulega zmianie pod wpływem reakcji chemicznej. Jeśli stopień utlenienia wzrasta, mówi się, że atom jest utleniony. Podobnie jak w powyższej reakcji, magnez ma zerowy stopień utlenienia, a jon magnezu ma +2 stopień utlenienia. Ponieważ stopień utlenienia wzrósł, magnez uległ utlenieniu.
Reakcja redukcji
Redukcja jest przeciwieństwem utleniania. Jeśli chodzi o transfer tlenu, w reakcjach redukcji tlen jest tracony. Jeśli chodzi o transfer wodoru, reakcje redukcji zachodzą, gdy wodór jest pozyskiwany. Na przykład w powyższym przykładzie między metanem a tlenem tlen zmniejszył się, ponieważ pozyskał wodór. Jeśli chodzi o transfer elektronów, redukcja polega na pozyskiwaniu elektronów. Tak więc zgodnie z powyższym przykładem chlor jest redukowany.
Jaka jest różnica między reakcją utleniania a reakcją redukcji?
• W reakcjach utleniania tlen jest pozyskiwany, a w reakcjach redukcji tlen jest tracony.
• W procesie utleniania wodór jest tracony, ale podczas redukcji wodór jest pozyskiwany.
• W reakcjach utleniania elektrony są tracone, ale w reakcjach redukcji elektrony są zyskiwane.
• W reakcjach utleniania stopień utlenienia jest podwyższony. Gatunki podlegające redukcji zmniejszają ich stopień utlenienia.
