Oksidācija pret sadegšanu
Oksidācijas reducēšanas reakcijas ir ķīmisko reakciju pamatveids, ar ko mēs bieži sastopamies dzīvē.
Oksidācija
Sākotnēji oksidācijas reakcijas tika identificētas kā reakcijas, kurās piedalās skābekļa gāze. Tur skābeklis savienojas ar citu molekulu, veidojot oksīdu. Šajā reakcijā skābeklis tiek reducēts, bet otra viela tiek pakļauta oksidācijai. Tāpēc būtībā oksidācijas reakcija ir skābekļa pievienošana citai vielai. Piemēram, šādā reakcijā ūdeņradis tiek oksidēts, un tāpēc skābekļa atoms ir pievienots ūdeņradi veidojošajam ūdenim.
2H2 + O2 -> 2H2O
Cits veids, kā aprakstīt oksidāciju, ir ūdeņraža zudums. Dažos gadījumos ir grūti aprakstīt oksidāciju kā skābekļa pievienošanu. Piemēram, nākamajā reakcijā skābeklis ir pievienojies gan ogleklim, gan ūdeņradim, bet tikai ogleklis ir oksidējies. Šajā gadījumā oksidāciju var raksturot, sakot, ka tas ir ūdeņraža zudums. Tā kā ūdeņraži ir atdalījušies no metāna, veidojot oglekļa dioksīdu, ogleklis ir oksidējies.
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H 2O
Cita alternatīva pieeja oksidācijas aprakstam ir elektronu zudums. Šo pieeju var izmantot, lai izskaidrotu ķīmiskās reakcijas, kurās mēs neredzam oksīda veidošanos vai ūdeņraža zudumu. Tātad, pat ja nav skābekļa, mēs varam izskaidrot oksidāciju, izmantojot šo pieeju. Piemēram, šādā reakcijā magnijs ir pārvērties par magnija joniem. Kopš magnijs ir zaudējis divus elektronus, tas ir oksidējies, un hlora gāze ir oksidētājs.
Mg + Cl2 -> Mg2+ + 2Cl–
Oksidācijas stāvoklis palīdz identificēt atomus, kas ir pakļauti oksidācijai. Saskaņā ar IUPAC definīciju oksidācijas pakāpe ir “vielā esošā atoma oksidācijas pakāpes mērs. Tas ir definēts kā lādiņš, kādu varētu iedomāties atomam. Oksidācijas stāvoklis ir vesels skaitlis, un tas var būt pozitīvs, negatīvs vai nulle. Atoma oksidācijas stāvoklis ķīmiskās reakcijas laikā mainās. Ja oksidācijas pakāpe palielinās, atoms tiek uzskatīts par oksidētu. Tāpat kā iepriekš minētajā reakcijā, magnija oksidācijas pakāpe ir nulle, bet magnija jonam ir +2 oksidācijas pakāpe. Tā kā oksidācijas skaitlis ir palielinājies, magnijs ir oksidējies.
Sadegšana
Sadegšana vai karsēšana ir reakcija, kurā siltumu rada eksotermiska reakcija. Lai reakcija notiktu, tur jābūt degvielai un oksidētājam. Vielas, kas tiek sadedzinātas, sauc par degvielu. Tie var būt ogļūdeņraži, piemēram, benzīns, dīzeļdegviela, metāns vai ūdeņraža gāze utt. Parasti oksidētājs ir skābeklis, taču var būt arī citi oksidētāji, piemēram, fluors. Reakcijā degvielu oksidē oksidants. Tāpēc šī ir oksidācijas reakcija. Lietojot ogļūdeņražu degvielu, pēc pilnīgas sadegšanas produkti parasti ir oglekļa dioksīds un ūdens. Tomēr, ja sadedzināšana nenotiek pilnībā, oglekļa monoksīds un citas daļiņas var nonākt atmosfērā, un tas var radīt lielu piesārņojumu.
Kāda ir atšķirība starp oksidēšanu un sadegšanu?
• Degšana ir oksidācijas reakcija.
• Degšanai parastais oksidētājs ir skābeklis, bet, lai notiktu oksidācijas reakcija, skābeklis nav būtisks.
• Degšanas laikā produkti galvenokārt ir ūdens un oglekļa dioksīds, bet oksidācijas laikā produkts var atšķirties atkarībā no izejmateriāla. Tomēr vienmēr tiem būs augstāks oksidācijas līmenis nekā reaģentiem.
• Degšanas reakcijās rodas siltums un gaisma, un darbu var veikt no enerģijas. Taču attiecībā uz oksidācijas reakcijām tas ne vienmēr ir taisnība.
