Αντίδραση οξείδωσης εναντίον Αναγωγής
Οι αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής είναι αλληλένδετες. Όταν μια ουσία οξειδώνεται μια άλλη ουσία μειώνεται. Επομένως, αυτές οι αντιδράσεις είναι από κοινού γνωστές ως αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.
Αντίδραση οξείδωσης
Αρχικά οι αντιδράσεις οξείδωσης αναγνωρίστηκαν ως οι αντιδράσεις στις οποίες συμμετέχει το αέριο οξυγόνο. Εδώ, το οξυγόνο συνδυάζεται με ένα άλλο μόριο για να παράγει ένα οξείδιο. Σε αυτή την αντίδραση, το οξυγόνο υφίσταται αναγωγή και η άλλη ουσία υφίσταται οξείδωση. Επομένως, βασικά η αντίδραση οξείδωσης είναι η προσθήκη οξυγόνου σε μια άλλη ουσία. Για παράδειγμα, στην ακόλουθη αντίδραση, το υδρογόνο υφίσταται οξείδωση και, ως εκ τούτου, προστίθεται άτομο οξυγόνου στο νερό που σχηματίζει υδρογόνο.
2H2 + O2 -> 2H2O
Ένας άλλος τρόπος για να περιγράψουμε την οξείδωση είναι η απώλεια υδρογόνου. Υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις όπου είναι δύσκολο να περιγραφεί η οξείδωση ως προσθήκη οξυγόνου. Για παράδειγμα, στην ακόλουθη αντίδραση έχει προστεθεί οξυγόνο και στον άνθρακα και στο υδρογόνο αλλά μόνο ο άνθρακας έχει υποστεί οξείδωση. Σε αυτήν την περίπτωση, η οξείδωση μπορεί να περιγραφεί λέγοντας ότι είναι η απώλεια υδρογόνου. Καθώς τα υδρογόνα έχουν αφαιρεθεί από το μεθάνιο κατά την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, ο άνθρακας έχει οξειδωθεί.
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H 2O
Μια άλλη εναλλακτική προσέγγιση για την περιγραφή της οξείδωσης είναι η απώλεια ηλεκτρονίων. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει χημικές αντιδράσεις, όπου δεν μπορούμε να δούμε σχηματισμό οξειδίου ή απώλεια υδρογόνου. Έτσι, ακόμη και όταν δεν υπάρχει οξυγόνο, μπορούμε να εξηγήσουμε την οξείδωση χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση. Για παράδειγμα στην ακόλουθη αντίδραση, το μαγνήσιο έχει μετατραπεί σε ιόντα μαγνησίου. Επειδή, το μαγνήσιο έχει χάσει δύο ηλεκτρόνια, έχει υποστεί οξείδωση και το αέριο χλώριο είναι ο οξειδωτικός παράγοντας.
Mg + Cl2 -> Mg2+ + 2Cl–
Η κατάσταση οξείδωσης βοηθά στον εντοπισμό των ατόμων που έχουν υποστεί οξείδωση. Σύμφωνα με τον ορισμό της IUPAC, η κατάσταση οξείδωσης είναι «ένα μέτρο του βαθμού οξείδωσης ενός ατόμου σε μια ουσία. Ορίζεται ως το φορτίο που μπορεί να φανταστεί κανείς ότι έχει ένα άτομο». Η κατάσταση οξείδωσης είναι μια ακέραια τιμή και μπορεί να είναι είτε θετική, αρνητική ή μηδενική. Η κατάσταση οξείδωσης ενός ατόμου υπόκειται σε αλλαγή κατά τη χημική αντίδραση. Εάν η κατάσταση οξείδωσης αυξάνεται, τότε το άτομο λέγεται ότι οξειδώνεται. Όπως και στην παραπάνω αντίδραση, το μαγνήσιο έχει μηδενική κατάσταση οξείδωσης και το ιόν μαγνησίου έχει κατάσταση οξείδωσης +2. Δεδομένου ότι ο αριθμός οξείδωσης έχει αυξηθεί, το μαγνήσιο έχει οξειδωθεί.
Αντίδραση μείωσης
Η αναγωγή είναι το αντίθετο της οξείδωσης. Όσον αφορά τη μεταφορά οξυγόνου, στις αντιδράσεις αναγωγής χάνονται οξυγόνα. Όσον αφορά τη μεταφορά υδρογόνου, οι αντιδράσεις αναγωγής λαμβάνουν χώρα όταν λαμβάνεται υδρογόνο. Για παράδειγμα, στο παραπάνω παράδειγμα μεταξύ μεθανίου και οξυγόνου, το οξυγόνο έχει μειωθεί επειδή έχει αποκτήσει υδρογόνο. Όσον αφορά τη μεταφορά ηλεκτρονίων, η αναγωγή κερδίζει ηλεκτρόνια. Σύμφωνα λοιπόν με το παραπάνω παράδειγμα, το χλώριο μειώνεται.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της αντίδρασης οξείδωσης και της αντίδρασης αναγωγής;
• Στις αντιδράσεις οξείδωσης, λαμβάνονται οξυγόνα και, στις αντιδράσεις αναγωγής, χάνονται οξυγόνα.
• Κατά την οξείδωση χάνεται υδρογόνο αλλά κατά την αναγωγή κερδίζεται υδρογόνο.
• Στις αντιδράσεις οξείδωσης χάνονται ηλεκτρόνια, αλλά στις αντιδράσεις αναγωγής αποκτώνται ηλεκτρόνια.
• Στις αντιδράσεις οξείδωσης, η κατάσταση οξείδωσης αυξάνεται. Τα είδη που υφίστανται αναγωγή μειώνουν την κατάσταση οξείδωσής τους.
