• Phản ứng oxi hóa khử là gì?
• Đặc điểm của phản ứng oxi hóa khử
• Các loại phản ứng oxi hóa khử
• Ví dụ về phản ứng oxy hóa khử
• Ứng dụng công nghiệp

Chúng tôi giải thích phản ứng oxi hóa khử là gì, các dạng tồn tại, ứng dụng, đặc điểm và ví dụ về phản ứng oxi hóa khử.

Trong phản ứng oxy hóa khử, một phân tử mất electron và một phân tử khác lấy chúng.

Phản ứng oxi hóa khử là gì?

Trong hóa học, được gọi là phản ứng oxi hóa khử, phản ứng khử oxit hoặc phản ứng oxi hóa khử thành các phản ứng hóa học trong đó trao đổi điện tử giữa các nguyên tử hoặc phân tử bị liên lụy.

Sự trao đổi này được phản ánh trong sự thay đổi trạng thái của Quá trình oxy hóa của thuốc thử. Chất phản ứng nhường electron trải qua quá trình oxy hóa và chất nhận chúng, sự khử.

Trạng thái oxi hóa cho biết số lượng electron mà nguyên tử của một nguyên tố hóa học nhường hoặc nhận khi nó là một phần của phản ứng hóa học. Nó cũng có thể được hiểu là sạc điện mà một nguyên tử nhất định sẽ có nếu tất cả các liên kết của nó với các nguyên tử khác là ion hoàn toàn. Còn được gọi là số oxi hóa hoặc Valencia.

Trạng thái oxy hóa được thể hiện ở số nguyên, bằng không trạng thái oxi hóa đối với các nguyên tố trung tính. Do đó, nó có thể nhận giá trị dương hoặc âm tùy thuộc vào loại nguyên tử và phản ứng mà nó tham gia. Mặt khác, một số nguyên tử Chúng có các trạng thái oxy hóa thay đổi tùy thuộc vào phản ứng mà chúng tham gia.

Biết cách xác định đúng trạng thái hoặc số oxi hoá của mỗi nguyên tử trong một hợp chất hóa học Điều cần thiết là phải hiểu và phân tích các phản ứng oxy hóa khử. Có một số quy tắc cho phép bạn tính giá trị của chúng:

• Số oxi hóa của các nguyên tố hoặc phân tử trung tính bằng không. Ví dụ: kim loại rắn (Fe, Cu, Zn…), phân tử (O2, N2, F2).
• Các ion các hợp chất của một nguyên tử có số oxi hóa của chúng bằng điện tích của chúng. Ví dụ: Na +, Li +, Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cl–.
• Flo luôn có trạng thái oxi hóa -1 vì nó là nguyên tố tồn tại độ âm điện lớn nhất (F–).
• Hiđro luôn có số oxi hóa +1 (H +), ngoại trừ hiđrua kim loại (kali hiđrua, KH), ở đó nó có số oxi hóa -1 (H–).
• Oxy có số oxi hóa -2, với một số ngoại lệ:
  • Khi tạo hợp chất với flo, nó có số oxi hóa 2+. Ví dụ: oxy difluoride (OF2).
  • Khi nó tạo thành peroxit, nó có số oxi hóa -1 (O22-). Ví dụ: hydrogen peroxide (H2O2), sodium peroxide (Na2O2).
  • Khi nó tạo thành superoxit, nó có số oxi hóa -½ (O2–). Ví dụ: kali superoxit (KO2).
• Tổng đại số của các số oxi hóa của các nguyên tử tạo nên hợp chất trung hòa bằng không.
• Tổng đại số của số oxi hóa của các nguyên tử tạo nên ion đa nguyên tử bằng điện tích của ion đó. Ví dụ: anion sunfat (SO42-) có số oxi hóa -2, bằng tổng số oxi hóa của lưu huỳnh và oxi, nhân với số nguyên tử của mỗi nguyên tử trong hợp chất, trong trường hợp này, nó có một nguyên tử lưu huỳnh và bốn nguyên tử oxi.
• Số oxi hóa của một số nguyên tố hóa học chúng có thể thay đổi tùy thuộc vào hợp chất hoặc ion trung tính mà chúng là thành phần. Khi đó, có thể tính số oxi hóa của nguyên tử trong hợp chất như sau:

Ở đâu không() có nghĩa là số oxi hóa, và nguyên tố hóa học được tìm thấy trong dấu ngoặc đơn.

Theo cách này, trong mọi phản ứng oxi hóa khử có hai loại chất phản ứng, một loại nhường electron và chất kia nhận chúng:

• Một chất oxy hóa. Đó là nguyên tử bắt các điện tử. Theo nghĩa này, trạng thái oxy hóa ban đầu của nó giảm đi và một quá trình giảm là xảy ra. Bằng cách này, nó làm tăng điện tích âm của nó bằng cách thu được các electron.
• Một chất khử. Đó là nguyên tử nhường electron và tăng trạng thái oxy hóa ban đầu của nó, trải qua quá trình oxy hóa. Bằng cách này, nó làm tăng điện tích dương của nó bằng cách nhường electron.

Một số hóa chất có thể bị oxy hóa và khử cùng một lúc. Những phần tử này được gọi là ampholyte, và quá trình mà điều này xảy ra được gọi là sự lưỡng tính.

Phản ứng oxy hóa khử là một trong những phản ứng hóa học phổ biến nhất trong vũ trụ, vì chúng là một phần của quá trình quang hợp bên trong cây và của thở ở động vật, cho phép sự liên tục của mạng sống.

Đặc điểm của phản ứng oxi hóa khử

Phản ứng oxy hóa khử xảy ra xung quanh chúng ta hàng ngày. Quá trình oxy hóa của kim loại, các sự đốt cháy khí đốt trong nhà bếp hoặc thậm chí quá trình oxy hóa glucozơ để thu được ATP trong cơ thể của chúng ta là một số ví dụ.

Trong hầu hết các trường hợp, phản ứng oxy hóa khử giải phóng một lượng đáng kể Năng lượng.

Nói chung, mỗi phản ứng oxy hóa khử được tạo thành từ hai giai đoạn hoặc một nửa phản ứng. Ở một trong các bán phản ứng, sự oxi hóa xảy ra (chất phản ứng bị oxi hóa) và ở một nửa phản ứng xảy ra sự khử (chất phản ứng bị khử).

Phản ứng oxy hóa khử toàn phần, thu được do kết hợp tất cả các nửa phản ứng theo phương pháp đại số, thường được gọi là “phản ứng tổng thể”. Điều quan trọng cần lưu ý là khi các bán phản ứng được kết hợp đại số, cả khối lượng và điện tích phải được điều chỉnh. Nghĩa là, số electron giải phóng trong quá trình oxy hóa phải bằng số electron thu được trong quá trình khử và khối lượng của mỗi chất phản ứng phải bằng khối lượng của mỗi sản phẩm.

Ví dụ:

• Nửa phản ứng khử. Giảm bớt đồng bằng cách bắt hai electron. Giảm trạng thái oxy hóa của nó.
  
• Bán phản ứng oxi hóa. Sự oxi hóa sắt do mất hai electron. Tăng trạng thái oxy hóa của nó.
  
  Phản ứng toàn cầu:
  

Các loại phản ứng oxi hóa khử

Phản ứng cháy (phản ứng oxi hóa khử) giải phóng năng lượng có thể tạo ra chuyển động.

Có nhiều loại phản ứng oxy hóa khử khác nhau, được ưu đãi với các đặc điểm khác nhau. Các loại phổ biến nhất là:

• Đốt cháy. Sự đốt cháy là phản ứng hóa học oxi hóa khử giải phóng một lượng năng lượng đáng kể dưới dạng nhiệt Y nhẹ. Các phản ứng này là quá trình oxy hóa nhanh, tỏa ra nhiều năng lượng. Năng lượng được giải phóng có thể được sử dụng một cách có kiểm soát để tạo ra chuyển động trong động cơ ô tô. Một phần tử được gọi là chất oxy hóa (bị khử và bị oxi hóa thành nhiên liệu) và phần tử nhiên liệu (bị oxi hóa và bị khử thành chất oxi hóa). Một số ví dụ về nhiên liệu là xăng và khí đốt mà chúng ta sử dụng trong nhà bếp của mình, trong khi chất oxy hóa được biết đến nhiều nhất là oxy dạng khí (O2).
• Quá trình oxy hóa của kim loại. Chúng là phản ứng chậm hơn quá trình đốt cháy. Chúng thường được mô tả là sự xuống cấp của một số vật liệu, đặc biệt là vật liệu kim loại, do tác động của oxy lên chúng. Đó là một hiện tượng hàng ngày được biết đến trên toàn thế giới, đặc biệt là ở các quần thể ven biển, nơi các muối từ môi trường đẩy nhanh (xúc tác) phản ứng. Đó là lý do tại sao một chiếc xe hơi, sau khi đưa chúng tôi đến bãi biển, phải được làm sạch tất cả các dấu vết của nước muối.
• Không cân xứng. Còn được gọi là phản ứng khử hóa chất, chúng trình bày một thuốc thử duy nhất bị khử và bị oxi hóa cùng một lúc. Một trường hợp điển hình của điều này là sự phân hủy của hydrogen peroxide (H2O2).
• Di chuyển đơn giản. Còn được gọi là "phản ứng thế đơn giản", chúng xảy ra khi hai nguyên tố trao đổi vị trí tương ứng của chúng trong cùng một hợp chất. Nghĩa là, một nguyên tố thay thế nguyên tố khác vào đúng vị trí của nó trong công thức, cân bằng điện tích tương ứng của chúng với các nguyên tử khác khi thích hợp. Một ví dụ là điều gì xảy ra khi một kim loại thay thế hydro trong axit và các muối được tạo thành, cũng như xảy ra khi pin của một thiết bị bị hỏng.

Ví dụ về phản ứng oxy hóa khử

Ví dụ về phản ứng oxy hóa khử rất phong phú. Chúng tôi sẽ cố gắng đưa ra một ví dụ về từng loại được mô tả trước đây:

• Sự đốt cháy của octan. Octan là một hiđrocacbon thành phần của xăng được sử dụng để chạy động cơ của ô tô của chúng tôi. Khi octan phản ứng với oxy, octan bị oxy hóa và oxy bị khử, giải phóng một lượng lớn năng lượng do kết quả của phản ứng này. Năng lượng giải phóng này được sử dụng để tạo ra công việc trong động cơ, đồng thời tạo ra carbon dioxide và hơi nước trong quá trình này. Phương trình biểu diễn phản ứng này là:
  
• Sự phân hủy của hydrogen peroxide. Đây là một phản ứng khử oxy trong đó hydrogen peroxide phân hủy thành các yếu tố cấu thành của nó, nước và oxy. Trong phản ứng này, oxi bị khử bằng cách giảm số oxi hóa từ -1 (H2O2) xuống -2 (H2O), và nó bị oxi hóa bằng cách tăng số oxi hóa từ -1 (H2O2) đến 0 (O2).
  
• Chuyển vị của bạc bằng đồng. Đó là một phản ứng của sự dời chỗ đơn giản, trong đó bạn có thể thấy bằng cách nhúng một mảnh đồng kim loại vào dung dịch bạc nitrat, màu sắc của dung dịch chuyển sang màu xanh lam và một lớp bạc kim loại mỏng lắng trên mảnh đồng. Trong trường hợp này, một phần của đồng kim loại (Cu) được chuyển thành ion Cu2 +, một phần của đồng (II) nitrat (Cu (NO3) 2), dung dịch có màu xanh lam rất đẹp. Mặt khác, một phần của cation Ag +, là một phần của bạc nitrat (AgNO3), được chuyển thành bạc kim loại (Ag) được lắng xuống.
  
• Phản ứng của kẽm với axit clohiđric loãng. Đây là một phản ứng chuyển vị đơn giản, trong đó hiđro trong HCl (aq) bị kẽm chuyển vị để tạo thành muối.
  
• Sự oxi hóa sắt. Sắt kim loại bị oxy hóa khi nó tiếp xúc với oxy từ không khí. Điều này được thấy trong cuộc sống hàng ngày khi các đồ vật bằng sắt tạo thành một lớp gỉ màu nâu khi tiếp xúc với không khí trong thời gian dài. Trong phản ứng này, kim loại sắt (Fe), có trạng thái oxi hóa bằng 0, được chuyển thành Fe3 +, tức là trạng thái oxi hóa của nó tăng lên (nó bị oxi hóa). Vì lý do này, người ta nói một cách trực quan hay thông tục: sắt rỉ.
  

Ứng dụng công nghiệp

Trong các nhà máy điện, phản ứng oxi hóa khử có khả năng làm chuyển động các động cơ lớn.

Các ứng dụng công nghiệp của phản ứng oxy hóa khử là vô tận. Ví dụ, phản ứng đốt cháy là lý tưởng để sản xuất Công việc điều đó phục vụ để tạo ra sự chuyển động trong các động cơ lớn được sử dụng trong các nhà máy điện để sản xuất điện lực.

Quá trình này bao gồm đốt cháy nhiên liệu hóa thạch để lấy nhiệt và sản xuất hơi nước trong lò hơi, sau đó hơi nước này được sử dụng để truyền động các động cơ lớn hoặc tuabin. Mặt khác, phản ứng đốt cháy cũng được sử dụng để chạy động cơ của các phương tiện cơ giới sử dụng nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như ô tô của chúng ta.

Mặt khác, phản ứng oxy hóa khử thay thế và chuyển vị rất hữu ích để thu được một số nguyên tố ở trạng thái tinh khiết mà không thường thấy trong Thiên nhiên. Ví dụ, bạc có tính phản ứng cao. Mặc dù hiếm khi tìm thấy nó tinh khiết trong lòng đất khoáng, nhưng mức độ tinh khiết cao có thể đạt được thông qua phản ứng oxy hóa khử. Điều tương tự cũng xảy ra khi thu được muối và các Các hợp chất.