Co to jest utlenianie? Definicja i przykład

Dwa kluczowe typy reakcji chemicznych to utlenianie i redukcja. Utlenianie niekoniecznie ma związek z tlenem. Oto, co to znaczy i jak odnosi się do redukcji.

Najważniejsze informacje: utlenianie w chemii

Utlenianie to utrata elektrony podczas reakcji przez cząsteczka, atom lub jon.
Utlenianie występuje, gdy stan utlenienia cząsteczki, atomu lub jonu jest zwiększone. Nazywa się proces odwrotny zmniejszenie, które występuje, gdy dochodzi do wzmocnienia elektronów lub gdy maleje stan utlenienia atomu, cząsteczki lub jonu.

Przykładem reakcji jest utworzenie wodoru z fluorem kwas fluorowodorowy:

H.₂ + F.₂ → 2 HF

W tej reakcji wodór utlenia się, a fluor redukuje. Reakcja może być lepiej zrozumiana, jeśli jest napisana w kategoriach dwóch pół-reakcji.

H.₂ → 2 godz⁺ + 2 e^-

fa₂ + 2 e^- → 2 F.^-

Zauważ, że w tej reakcji nigdzie nie ma tlenu!

Starsze znaczenie utleniania miało miejsce, kiedy tlen został dodany do złożony. Było tak, ponieważ gazowy tlen (O₂) był pierwszym znanym środkiem utleniającym. Podczas gdy dodanie tlenu do związku zazwyczaj spełnia kryteria utraty elektronów i wzrostu w stanie utlenienia definicję utleniania rozszerzono o inne rodzaje substancji chemicznych reakcje

Klasycznym przykładem starej definicji utleniania jest połączenie żelaza z tlenem tlenek żelaza lub rdza. Podobno żelazo utleniało się w rdzę. Reakcja chemiczna to:

2 Fe + O₂ → Fe₂O₃

Metal żelazny utlenia się, tworząc tlenek żelaza znany jako rdza.

Reakcje elektrochemiczne są świetnymi przykładami reakcji utleniania. Po umieszczeniu drutu miedzianego w roztworze zawierającym jony srebra elektrony są przenoszone z miedzi do jonów srebra. Metal miedziany jest utleniony. Srebrne metalowe wąsy wyrastają na drut miedziany, podczas gdy jony miedzi są uwalniane do roztworu.

Cu (s) + 2 Ag⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + 2 Ag (s)

Innym przykładem utleniania, w którym pierwiastek łączy się z tlenem, jest reakcja metalu magnezu z tlenem z wytworzeniem tlenku magnezu. Wiele metali utlenia się, dlatego warto rozpoznać postać równania:

2 Mg (s) + O₂ (g) → 2 MgO (s)

Po odkryciu elektronu i wyjaśnieniu reakcji chemicznych naukowcy zdali sobie sprawę z utlenienia i redukcja zachodzi razem, przy czym jeden gatunek traci elektrony (utlenione), a drugi - elektrony (zredukowany). Rodzaj reakcji chemicznej, w której zachodzi utlenianie i redukcja, nazywa się reakcją redoks, która oznacza utlenianie redukcyjne.

Utlenianie metalu przez gazowy tlen można następnie wyjaśnić jako utratę elektronów przez atom metalu w celu utworzenia kationu (utlenienia), przy czym cząsteczka tlenu zyskuje elektrony, tworząc aniony tlenowe. Na przykład w przypadku magnezu reakcję można przepisać jako:

2 Mg + O₂ → 2 [Mg²⁺] [O^2-]

składa się z następujących półreakcji:

Mg → Mg²⁺ + 2 e^-

O₂ + 4 e^- → 2 O^2-

Utlenianie z udziałem tlenu jest nadal utlenianiem zgodnie z nowoczesną definicją tego terminu. Istnieje jednak inna stara definicja dotycząca wodoru, którą można spotkać w tekstach chemii organicznej. Ta definicja jest przeciwieństwem definicji tlenu, więc może powodować zamieszanie. Mimo to dobrze jest być świadomym. Zgodnie z tą definicją utlenianie oznacza utratę wodoru, podczas gdy redukcja jest zyskiem wodoru.

Na przykład zgodnie z tą definicją, gdy etanol utlenia się do etanalu:

CH₃CH₂OH → CH₃CHO

Etanol uważa się za utleniony, ponieważ traci wodór. Odwracając równanie, etanal można zredukować, dodając do niego wodór z wytworzeniem etanolu.

Pamiętajmy więc, że współczesna definicja utleniania i redukcji dotyczy elektronów (nie tlenu ani wodoru). Jednym ze sposobów na zapamiętanie, który gatunek jest utleniony, a który zredukowany, jest użycie OIL RIG. OIL RIG oznacza utlenianie to utrata, redukcja to zysk.

• Haustein, Catherine Hinga (2014). K. Lee Lerner i Brenda Wilmoth Lerner (red.). Reakcja utleniania i redukcji. Encyklopedia nauki Gale (Wydanie 5). Farmington Hills, MI: Gale Group.
• Hudlický, Miloš (1990). Utleniania w chemii organicznej. Washington, D.C.: American Chemical Society. p. 456. ISBN 978-0-8412-1780-5.