Hlavný rozdiel - oxidácia vs. redukcia

Oxidácia a redukcia sú dve polovičné reakcie redoxných reakcií. Redoxná reakcia je chemická reakcia, ktorá prebieha prostredníctvom výmeny elektrónov medzi atómami. Hlavný rozdiel medzi oxidáciou a redukciou je ten oxidácia je zvýšenie oxidačného stavu atómu, zatiaľ čo redukcia je zníženie oxidačného stavu atómu.

Pokryté kľúčové oblasti

1. Čo je to oxidácia - Definícia, mechanizmus, príklady 2. Čo je redukcia - Definícia, mechanizmus, príklady 3. Aký je rozdiel medzi oxidáciou a redukciou - Porovnanie kľúčových rozdielov

Kľúčové pojmy: oxidácia, oxidačný stav, oxidačné činidlo, redoxná reakcia, redukčný prostriedok, redukcia

Čo je oxidácia

oxidáciu možno definovať ako stratu elektrónov z atómu, molekuly alebo iónu. Táto strata elektrónov spôsobuje zvýšenie oxidačného stavu chemických druhov. Pretože oxidačná reakcia uvoľňuje elektróny, mali by existovať druhy akceptujúce elektróny. Oxidačná reakcia je preto polovičnou reakciou hlavnej reakcie. Oxidácia chemického druhu sa uvádza ako zmena jeho oxidačných stavov. Oxidačný stav je číslo s kladným (+) alebo záporným (-) symbolom, ktoré označuje stratu alebo zisk elektrónov konkrétnym atómom, molekulou alebo iónom.

V minulosti bol výraz oxidácia definovaný ako „pridanie kyslíka do zlúčeniny“. Dôvodom bolo, že kyslík bol v tom čase jediným známym oxidačným činidlom. Táto definícia však už nie je presná, pretože existuje mnoho ďalších oxidačných reakcií, ktoré sa vyskytujú v neprítomnosti kyslíka. Napríklad reakcia medzi horčíkom (Mg) a kyselinou chlorovodíkovou (HCl) neobsahuje kyslík, ale ide o redoxnú reakciu, ktorá zahŕňa oxidáciu Mg na Mg²⁺. Nasledujúci príklad ukazuje oxidačné a redukčné reakcie pri redoxnej reakcii.

Obrázok 01: Oxidácia Mg pridaním kyslíka k Mg. Z Mg sa uvoľnia dva elektróny a jeden atóm kyslíka získa dva elektróny.

Existuje ďalšia historická definícia na oxidáciu zahrnujúcu vodík. To znamená, oxidácia je proces straty H⁺ ióny. To tiež nie je presné, pretože existuje mnoho reakcií, ktoré sa vyskytujú bez uvoľnenia H⁺ ióny.

Obrázok 02: Oxidácia alkoholovej skupiny na skupinu karboxylových kyselín

Oxidácia vždy zvyšuje oxidačný stav chemického druhu v dôsledku straty elektrónov. Táto strata elektrónov spôsobuje zmenu náboja atómu alebo molekuly.

Oxidačný mechanizmus

Oxidácia môže prebiehať štyrmi rôznymi spôsobmi v závislosti od zmeny oxidačného stavu.

1. Od nulového do pozitívneho oxidačného stavu

Molekula alebo atóm, ktorý nemá elektrický náboj (neutrálny), je možné oxidovať. Oxidácia vždy zvyšuje oxidačný stav. Preto by nový oxidačný stav atómu bol pozitívnou hodnotou.

Obrázok 03: Oxidácia Fe (0) na Fe (+3)

2. Z negatívneho na pozitívny oxidačný stav

Atóm v negatívnom oxidačnom stave môže byť oxidovaný na pozitívny oxidačný stav.

Obrázok 04: Oxidácia S (-2) na oxidačný stav S (+6)

3. Od negatívneho k nulovému oxidačnému stavu

Obrázok 05: Oxidácia O (-2) na O2 (0)

4. Zvýšenie stavu pozitívnej oxidácie

Tento typ oxidačných reakcií je väčšinou zahrnutý v prvkoch prechodného kovu, pretože tieto kovové prvky môžu mať niekoľko oxidačných stavov a v dôsledku prítomnosti d orbitálov vykazujú až +7 oxidačný stav.

Obrázok 06: Oxidácia Fe (+2) na Fe (+3)

Neutrálny atóm sa skladá z protónov (kladne nabitých) v jadre a elektrónov (negatívne nabitých) okolo jadra. Kladný náboj jadra je vyvážený zápornými nábojmi elektrónov. Keď je však z tohto systému odstránený elektrón, neexistuje žiadny negatívny náboj na neutralizáciu zodpovedajúceho kladného náboja. Potom atóm dostane kladný náboj. Oxidácia preto vždy zvyšuje pozitívne vlastnosti atómov.

Čo je redukcia

Redukciu možno definovať ako zisk elektrónov z atómu, molekuly alebo iónu. Tento zisk elektrónov spôsobuje zníženie oxidačného stavu chemických druhov, pretože redukcia vytvára v atómoch ďalší negatívny elektrický náboj. Na získanie elektrónov zvonku by mal existovať druh darujúci elektróny. Preto je redukcia chemickou reakciou, ktorá prebieha počas redoxných reakcií. Redukčná reakcia je polovičná reakcia.

Redukčný mechanizmus

Zníženie môže tiež nastať štyrmi spôsobmi nasledovne.

1. Od nulového do negatívneho oxidačného stavu

Napríklad pri tvorbe oxidov je oxidačný stav O₂ je nula a zníži sa na -2 kvôli pridaniu nových elektrónov.

Obrázok 07: Redukcia kyslíka

2. Od pozitívneho do negatívneho oxidačného stavu

Prvky, ktoré môžu mať pozitívne, ako aj negatívne oxidačné stavy, môžu podstúpiť tento typ redukčných reakcií.

Obrázok 08: Redukcia N (+3) na N (-3)

3. Od pozitívneho do nulového oxidačného stavu

Obrázok 09: Zníženie Ag+

4. Zníženie stavu negatívnej oxidácie

Obrázok 10: Redukcia O (-2) na O (-1)

Atómy kyslíka v zlúčeninách majú spravidla -2 oxidačné stavy. Ale v peroxidoch sú dva atómy kyslíka navzájom spojené. Oba atómy majú rovnakú elektronegativitu. Preto by oxidačný stav oboch atómov bol -2. Potom má jeden atóm kyslíka -1 oxidačný stav.

Rozdiel medzi oxidáciou a redukciou

Definícia

Oxidácia: Oxidáciu možno definovať ako stratu elektrónov z atómu, molekuly alebo iónu.

Zníženie: Redukciu možno definovať ako zisk elektrónov z atómu, molekuly alebo iónu.

Zmena oxidačného stavu

Oxidácia: Oxidačný stav sa pri oxidácii zvyšuje.

Zníženie: Oxidačný stav sa pri redukcii znižuje.

Výmena elektrónov

Oxidácia: Oxidačné reakcie uvoľňujú elektróny do okolia.

Zníženie: Redukčné reakcie získavajú elektróny z okolia.

Zmena elektrického náboja

Oxidácia: Oxidácia spôsobuje zvýšenie kladného náboja chemického druhu.

Zníženie: Redukcia spôsobuje zvýšenie negatívneho náboja chemického druhu.

Zapojené chemické druhy

Oxidácia: Oxidácia prebieha v redukčných činidlách.

Zníženie: K redukcii dochádza v oxidačných činidlách.

Záver

Oxidácia a redukcia sú dve polovičné reakcie redoxných reakcií. Hlavný rozdiel medzi oxidáciou a redukciou je v tom, že oxidácia je zvýšenie oxidačného stavu atómu, zatiaľ čo redukcia je zníženie oxidačného stavu atómu.

Referencie:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Čo je redukcia v chémii?" ThoughtCo. N.p., n.d. Web. K dispozícii tu. 6. júla 2017. 2. „Čo je oxidácia.“ Study.com. Study.com, n.d. Web. K dispozícii tu. 06. júl 2017.