Определение окисления и пример в химии

Два основных типа химических реакций – это окисление и восстановление. Окисление не обязательно связано с кислородом. Вот что это означает и как это связано с восстановлением.

Определение окисления

Окисление – это потеря электронов во время реакции молекула, атом или ион.
Окисление происходит, когда степень окисления молекулы, атома или иона увеличивается. Противоположный процесс называется восстановлением, которое происходит, когда происходит увеличение количества электронов или уменьшается степень окисления атома, молекулы или иона.

Пример реакции заключается в том, что между водородом и газообразным фтором с образованием плавиковой кислоты:

H ₂ + F ₂ → 2 HF

В этой реакции происходит окисление водорода и восстановление фтора. Реакцию можно лучше понять, если ее записать в терминах двух полуреакций.

H ₂ → 2 H ⁺ + 2 e ^–

F ₂ + 2 e ^– → 2 F ^–

Обратите внимание, что нет кислород в любом месте этой реакции!

Историческое определение окисления с участием кислорода

Старое значение окисления означало, когда кислород добавлялся к соединение. Это произошло потому, что газообразный кислород (O ₂ ) был первым известным окислителем. Хотя добавление кислорода к соединению обычно соответствует критериям потери электронов и увеличения степени окисления, определение окисления было расширено за счет включения других типов химических реакций.

Классический пример старого определения окисления – это когда железо соединяется с кислородом с образованием оксида железа или ржавчины. Утверждают, что железо окислилось до ржавчины. Химическая реакция:

2 Fe + O ₂ → Fe ₂ O. ₃

Металлическое железо окисляется с образованием оксида железа, известного как ржавчина.

Электрохимические реакции – прекрасные примеры реакций окисления. Когда медную проволоку помещают в раствор, содержащий ионы серебра, электроны переходят от металлической меди к ионам серебра. Металлическая медь окисляется. Серебряные металлические усы растут на медной проволоке, а ионы меди выделяются в раствор..

Cu ( s ) + 2 Ag ⁺ ( водн. ) → Cu ²⁺ ( aq ) + 2 Ag ( s )

Другим примером окисления, когда элемент соединяется с кислородом, является реакция между металлическим магнием и кислородом с образованием оксида магния. Многие металлы окисляются, поэтому полезно распознать форму уравнения:

2 Mg (s) + O ₂ (g) → 2 MgO (s)

Окисление и восстановление происходят вместе (окислительно-восстановительные реакции)

После открытия электрона и химические реакции могут быть объяснены, ученые поняли, что окисление и восстановление происходят вместе, при этом один вид теряет электроны (окисляется), а другой получает электроны (восстанавливается). Тип химической реакции, в которой происходит окисление и восстановление, называется окислительно-восстановительной реакцией, что означает восстановление-окисление.

Окисление металла газообразным кислородом Затем можно объяснить, что атом металла теряет электроны с образованием катиона (окисляется), а молекула кислорода получает электроны с образованием анионов кислорода. В случае магния, например, реакцию можно переписать как:

2 Mg + O ₂ → 2 [Mg ²⁺ ] [O ^2- ]

состоит из следующих полуреакции:

Mg → Mg ²⁺ + 2 e ^–

O ₂ + 4 e ^– → 2 O ^{2 –}

Историческое определение окисления с участием водорода

Окисление, в котором участвует кислород, по-прежнему является окислением в соответствии с современное определение термина. Однако есть еще одно старое определение, связанное с водородом, которое можно встретить в текстах по органической химии. Это определение противоположно определению кислорода, поэтому может вызвать путаницу. Тем не менее, хорошо знать. Согласно этому определению, окисление – это потеря водорода, а восстановление – это получение водорода.

Например, согласно этому определению, когда окисляется этанол. в этанал:

CH ₃ CH ₂ OH → CH ₃ CHO

Этанол считается окисленным, потому что он теряет водород. Обращаясь к уравнению, этаналь можно восстановить, добавив к нему водород с образованием этанола.

Использование OIL RIG для запоминания окисления и восстановления

Итак, помните, что современное определение окисления и восстановления касается электронов (а не кислорода или водорода). Один из способов запомнить, какие виды окисляются, а какие восстанавливаются, – это использовать OIL RIG. OIL RIG расшифровывается как Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain.

Источники

• Хаустейн, Кэтрин Хинга (2014). К. Ли Лернер и Бренда Уилмот Лернер (ред.). Реакция окисления – восстановления. Энциклопедия науки Гейла (5-е изд.). Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Gale Group.
• Hudlický, Miloš (1990). Окисления в органической химии . Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. п. 456. ISBN 978-0-8412-1780-5.