Utlenianie a spalanie
Reakcje redukcji utleniania to podstawowy rodzaj reakcji chemicznych, z którymi często spotykamy się w życiu.
Utlenianie
Początkowo reakcje utleniania zidentyfikowano jako reakcje, w których uczestniczy gazowy tlen. Tam 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 następującej reakcji wodór ulega utlenieniu, a zatem atom tlenu dodaje się 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 poniższej reakcji, tlen został dodany zarówno do węgla, jak i wodoru, ale tylko węgiel uległ 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 utlenianiu. 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.
Spalanie
Spalanie lub ogrzewanie to reakcja, w której ciepło jest wytwarzane w wyniku reakcji egzotermicznej. Aby reakcja zaszła, powinno tam być paliwo i utleniacz. Substancje ulegające spalaniu nazywane są paliwami. Mogą to być węglowodory, takie jak benzyna, olej napędowy, metan lub wodór itp. Zwykle środkiem utleniającym jest tlen, ale mogą też występować inne utleniacze, takie jak fluor. W reakcji paliwo jest utleniane przez utleniacz. Dlatego jest to reakcja utleniania. W przypadku stosowania paliw węglowodorowych produktami po całkowitym spaleniu są zazwyczaj dwutlenek węgla i woda. Jeśli jednak spalanie nie nastąpiło całkowicie, tlenek węgla i inne cząsteczki mogą zostać uwolnione do atmosfery, co może spowodować duże zanieczyszczenie.
Jaka jest różnica między utlenianiem a spalaniem?
• Spalanie jest reakcją utleniania.
• Do spalania, zwykłym utleniaczem jest tlen, ale aby zaszła reakcja utleniania, tlen nie jest niezbędny.
• Podczas spalania produktami są głównie woda i dwutlenek węgla, ale w procesie utleniania produkt może się różnić w zależności od materiału wyjściowego. Jednak zawsze będą miały wyższy stopień utlenienia niż reagenty.
• W reakcjach spalania wytwarzane jest ciepło i światło, a energia może być wykonywana. Ale w przypadku reakcji utleniania nie zawsze jest to prawdą.
