Οξείδωση και αναγωγή: τι είναι, παραδείγματα και ασκήσεις

Ο οξείδωση και το μείωση είναι αντιδράσεις που συμβαίνουν όταν υπάρχει α μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ χημικών ειδών. Είναι αντίθετες αντιδράσεις: σε μια οξείδωση υπάρχει απώλεια ηλεκτρονίων και σε μια αναγωγή υπάρχει κέρδος ηλεκτρονίων.

Αυτές οι διεργασίες συμβαίνουν ταυτόχρονα, γιατί όταν μια ουσία δίνει ηλεκτρόνια σε μια άλλη οξειδώνεται, ενώ η ουσία που δέχεται ηλεκτρόνια υφίσταται αναγωγή.

Όταν μια ουσία οξειδώνεται, προκαλεί μείωση των άλλων ειδών, εξ ου και το όνομα ενός αναγωγικού παράγοντα. Ομοίως, μια ουσία μειώνεται λόγω της οξείδωσης μιας άλλης και επομένως είναι ο οξειδωτικός παράγοντας.

Οι αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής αποδεικνύονται από τη διακύμανση του αριθμού οξείδωσης (nox) του εμπλεκόμενου είδους.

Γενικά, μια αντίδραση που παρουσιάζει οξείδωση και αναγωγή μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Α + Β⁺ → Α⁺ + Β

Οπου,

Α: ουσία που οξειδώνεται, χάνει ηλεκτρόνια, αυξάνει την αξία της και είναι ο αναγωγικός παράγοντας.
Β: ουσία που υφίσταται αναγωγή, αποκτά ηλεκτρόνια, μειώνει την οξείδωση και είναι ο οξειδωτικός παράγοντας.

Παραδείγματα οξείδωσης και αναγωγής

Δείτε την παρακάτω εικόνα για ένα παράδειγμα της χημικής εξίσωσης οξειδοαναγωγής.

Ο μεταλλικός ψευδάργυρος υφίσταται οξείδωση και προκαλεί την αναγωγή του χαλκού, άρα είναι ο αναγωγικός παράγοντας. Ο αριθμός οξείδωσής του (nox) αυξάνεται από 0 σε +2 επειδή χάνει 2 ηλεκτρόνια.

Το ιόν χαλκού (Cu²⁺) υφίσταται αναγωγή και προκαλεί την οξείδωση του χαλκού, άρα είναι ο οξειδωτικός παράγοντας. Ο αριθμός οξείδωσής του (nox) μειώνεται από +2 σε 0 γιατί κερδίζει 2 ηλεκτρόνια και γίνεται μεταλλικός χαλκός, ο οποίος είναι ηλεκτρικά ουδέτερος.

Άλλα παραδείγματα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής στην καθημερινή ζωή είναι:

καύση μεθανίου
CH_{4 (g)} + 2Ο_{2 (g)} → CO_{2 (g)} + 2Η₂Ο_(v)

Φωτοσύνθεση
6CO_{2 (g)} + 6Η₂Ο_(v) → Γ₆H₁₂Ο_{6 (εδώ)} + 6Ο_{2 (g)}

διάβρωση σιδήρου
2Fe_(μικρό) + 3/4Ο_{2 (g)} + 3 ώρες₂Ο_(v) → 2Fe (OH)_3(ες) (σκουριά Fe₂Ο₃.3Η₂Ο)

Μάθε περισσότερα για αριθμός οξείδωσης (nox).

Πώς συμβαίνουν οι αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής;

Η εξίσωση της αντίδρασης οξειδοαναγωγής που περιλαμβάνει χαλκό και ψευδάργυρο μπορεί να αναπαρασταθεί με ημι-αντιδράσεις, όπως φαίνεται παρακάτω.

• ημιαντίδραση οξείδωσης: Zn⁰_(μικρό) → 2e^- + Zn²⁺_(εδώ)
• Ημιαντίδραση μείωσης: γάιδαρος²⁺_(εδώ) + 2e^- → γάιδαρος⁰_(μικρό)
• παγκόσμια εξίσωση: Zn⁰_(μικρό) + κώλο²⁺_(εδώ) → Zn²⁺_(εδώ) + κώλο⁰_(μικρό)

Αυτή η μεταφορά ηλεκτρονίων στην αντίδραση οξειδοαναγωγής λαμβάνει χώρα σύμφωνα με το δυναμικό αναγωγής των εμπλεκόμενων ειδών. Το συστατικό με το μικρότερο δυναμικό μείωσης έχει την τάση να δίνει ηλεκτρόνια, ενώ αυτό με το μεγαλύτερο δυναμικό θα τα λάβει.

Για παράδειγμα, ο ψευδάργυρος έχει δυναμικό μείωσης -0,76V, ενώ ο χαλκός έχει δυναμικό μείωσης +0,34V. Επομένως, ο ψευδάργυρος, επειδή έχει μικρότερο δυναμικό μείωσης, είναι καλύτερος αναγωγικός παράγοντας και προάγει τη μείωση χαλκός, ο οποίος έχει υψηλότερο δυναμικό αναγωγής και, ως εκ τούτου, κερδίζει ηλεκτρόνια και προκαλεί οξείδωση ψευδαργύρου.

Διαβάστε επίσης για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Ασκήσεις οξείδωσης και αναγωγής

Χρησιμοποιήστε τις παρακάτω ερωτήσεις για να ελέγξετε τις γνώσεις σας για το τι έχετε μάθει σε αυτό το κείμενο.

ερώτηση 1

Όσον αφορά τις αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής, είναι σωστό να δηλωθεί ότι

α) Η αύξηση του nox του χημικού είδους δείχνει ότι έχει υποστεί μείωση.
β) Η ουσία που χάνει ηλεκτρόνια υφίσταται οξείδωση και είναι οξειδωτικός παράγοντας.
γ) Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής μεταφέρονται ηλεκτρόνια.
δ) Η ουσία που αποκτά ηλεκτρόνια ανάγεται και είναι αναγωγικός παράγοντας.
ε) Η μείωση του nox του χημικού είδους υποδηλώνει ότι έχει υποστεί οξείδωση.

δείτε απάντηση

Σωστή εναλλακτική: γ) Στις αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής γίνεται μεταφορά ηλεκτρονίων.

Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής μεταφέρονται ηλεκτρόνια.

Η ουσία που αποκτά ηλεκτρόνια υφίσταται αναγωγή και είναι ο οξειδωτικός παράγοντας. Η μείωση στο nox του χημικού είδους δείχνει ότι έχει μειωθεί.

Η ουσία που χάνει ηλεκτρόνια υφίσταται οξείδωση και είναι αναγωγικός παράγοντας. Η αύξηση του nox του χημικού είδους δείχνει ότι έχει υποστεί οξείδωση.

Ερώτηση 2

Παραδείγματα οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων στην καθημερινή ζωή ΕΚΤΟΣ

α) Διάβρωση
β) καύση
γ) Φωτοσύνθεση
δ) Εξουδετέρωση

δείτε απάντηση

Λανθασμένη εναλλακτική: δ) Εξουδετέρωση.

Μια αντίδραση εξουδετέρωσης είναι αυτή που συμβαίνει μεταξύ ενός οξέος και μιας βάσης, με αποτέλεσμα το αλάτι και το νερό. Για παράδειγμα:

NaOH + HCl → NaCl + H₂Ο

Παραδείγματα αντίδρασης οξειδοαναγωγής είναι:

καύση μεθανίου

CH_{4 (g)} + 2Ο_{2 (g)} → CO_{2 (g)} + 2Η₂Ο_(v)

Φωτοσύνθεση

6CO_{2 (g)} + 6Η₂Ο_(v) → Γ₆H₁₂Ο_{6 (εδώ)} + 6Ο_{2 (g)}

διάβρωση σιδήρου

2Fe_(μικρό) + 3/4Ο_{2 (g)} + 3 ώρες₂Ο_(v) → 2Fe (OH)_3(ες)

ερώτηση 3

Παρατηρήστε τις παρακάτω αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής και υποδείξτε ποιοι είναι οι οξειδωτικοί και αναγωγικοί παράγοντες.

ΕΓΩ. Zn⁰_(μικρό) + κώλο²⁺_(εδώ) → Zn²⁺_(εδώ) + κώλο⁰_(μικρό)
II. Γάιδαρος²⁺_(εδώ) + Η²_(σολ) → 2Η⁺_(εδώ) + κώλο_(μικρό)
III. Zn_(μικρό) + 2Η⁺_(εδώ) → Zn²⁺_(εδώ) + Η_{2 (g)}

δείτε απάντηση

Απάντηση:

Σε μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, αυτός που υφίσταται οξείδωση είναι ο αναγωγικός παράγοντας και αυτός που υφίσταται αναγωγή είναι ο οξειδωτικός παράγοντας.

ΕΓΩ. Zn⁰_(μικρό) + κώλο²⁺_(εδώ) → Zn²⁺_(εδώ) + κώλο⁰_(μικρό)

Οξειδωτικό μέσο: χαλκός (Cu)
Αναγωγικός παράγοντας: ψευδάργυρος (Zn)

II. Γάιδαρος²⁺_(εδώ) + Η²_(σολ) → 2Η⁺_(εδώ) + κώλο_(μικρό)

Οξειδωτικό μέσο: χαλκός (Cu)
Αναγωγικός παράγοντας: υδρογόνο (H)

III. Zn_(μικρό) + 2Η⁺_(εδώ) → Zn²⁺_(εδώ) + Η²_(σολ)

Οξειδωτικός παράγοντας: υδρογόνο (Η)
Αναγωγικός παράγοντας: ψευδάργυρος (Zn)

Αποκτήστε περισσότερες γνώσεις με τα περιεχόμενα:

• Τι είναι οι στοίβες;
• ηλεκτροχημεία
• Ηλεκτρόλυση

Βιβλιογραφικές αναφορές

ΦΟΝΣΕΚΑ, Μ. R. Μ Χημεία, 2. 1. εκδ. Σάο Πάολο: Αττική, 2013.

SANTOS, W.L.P; ΜΟΛ, Γ.Σ. Χημεία του Πολίτη, 3. 2. εκδ. Σάο Πάολο: Editora AJS, 2013.

USBERCO, J. Συνδέστε τη χημεία, 2: χημεία. - 2. εκδ. Σάο Πάολο: Saraiva, 2014.