Oksidacija proti zgorevanju
Reakcije zmanjšanja oksidacije so osnovna vrsta kemičnih reakcij, s katerimi se pogosto srečujemo v življenju.
Oksidacija
Prvotno so bile reakcije oksidacije opredeljene kot reakcije, v katerih sodeluje plin kisik. Tam se kisik kombinira z drugo molekulo in tvori oksid. V tej reakciji se kisik reducira, druga snov pa oksidira. Zato je v osnovi reakcija oksidacije dodajanje kisika drugi snovi. Na primer, v naslednji reakciji vodik prehaja v oksidacijo in je zato kisikovi vodi dodan vodi, ki tvori vodik.
2H 2 + O 2 -> 2H 2 O
Drugi način opisovanja oksidacije je izguba vodika. V nekaterih primerih je težko opisati oksidacijo kot dodajanje kisika. Na primer, v naslednji reakciji je kisik dodal ogljik in vodik, vendar je le ogljik oksidiran. V tem primeru lahko oksidacijo opišemo tako, da gre za izgubo vodika. Ker so se vodiki iz metana odstranili pri proizvodnji ogljikovega dioksida, je ogljik tam oksidiran.
CH 4 + 2O 2 -> CO 2 + 2H 2 O
Drugi alternativni pristop za opis oksidacije je izguba elektronov. Ta pristop lahko uporabimo za razlago kemičnih reakcij, pri katerih ne vidimo nastajanja oksida ali izgube vodika. Torej, tudi če kisika ni, lahko oksidacijo razložimo s tem pristopom. Na primer v naslednji reakciji se je magnezij pretvoril v magnezijeve ione. Ker je magnezij izgubil dva elektrona, je bil podvržen oksidaciji, plin klor pa je oksidacijsko sredstvo.
Mg + Cl 2 -> Mg 2+ + 2Cl -
Oksidacijsko stanje pomaga prepoznati atome, ki so bili podvrženi oksidaciji. Po definiciji IUPAC je oksidacijsko stanje »merilo stopnje oksidacije atoma v snovi. Opredeljen je kot naboj, ki bi si ga lahko predstavljal atom. Oksidacijsko stanje je celoštevilna vrednost in je lahko pozitivno, negativno ali nič. Stanje oksidacije atoma se po kemijski reakciji spremeni. Če se stopnja oksidacije povečuje, naj bi bil atom oksidiran. Tako kot v zgornji reakciji ima magnezij oksidacijsko stopnjo nič, magnezijev ion pa +2 oksidacijsko stanje. Ker se je oksidacijsko število povečalo, je magnezij oksidiral.
Izgorevanje
Izgorevanje ali segrevanje je reakcija, pri kateri se toplota proizvaja z eksotermno reakcijo. Za reakcijo morata biti gorivo in oksidant. Snovi, ki zgorevajo, so znane kot goriva. To so lahko ogljikovodiki, kot so bencin, dizelsko gorivo, metan ali vodikov plin itd. Običajno je oksidacijsko sredstvo kisik, lahko pa so tudi drugi oksidanti, kot je fluor. V reakciji oksidant oksidira gorivo. To je torej oksidacijska reakcija. Kadar se uporabljajo ogljikovodikova goriva, so proizvodi po popolnem zgorevanju običajno ogljikov dioksid in voda. Če pa se zgorevanje ni zgodilo v celoti, se lahko ogljikov monoksid in drugi delci sprostijo v ozračje, kar lahko povzroči veliko onesnaževanje.
Kakšna je razlika med oksidacijo in zgorevanjem?
• Zgorevanje je oksidacijska reakcija.
• Za zgorevanje je običajen oksidant kisik, vendar za reakcijo oksidacije kisik ni nujen.
• Pri zgorevanju so proizvodi predvsem voda in ogljikov dioksid, pri oksidaciji pa se lahko proizvodi razlikujejo glede na vhodno snov. Vendar pa bodo vedno imeli višjo stopnjo oksidacije kot reaktanti.
• Pri zgorevalnih reakcijah se proizvajata toplota in svetloba, delo pa se lahko opravi iz energije. Toda za reakcije oksidacije to ne drži vedno.
