Oksüdatsioon vs põlemine
Oksüdatsiooni redutseerimise reaktsioonid on keemiliste reaktsioonide põhitüüp, millega me elus sageli kokku puutume.
oksüdatsioon
Algselt määratleti oksüdatsioonireaktsioonid reaktsioonidena, milles osaleb gaas hapnik. Seal ühineb hapnik teise molekuliga, moodustades oksiidi. Selles reaktsioonis hapnik redutseerub ja teine aine oksüdeerub. Seetõttu on oksüdatsioonireaktsioon põhimõtteliselt hapniku lisamine teisele ainele. Näiteks järgmises reaktsioonis oksüdeerub vesinik ja seetõttu on vesinikku moodustavale veele lisatud hapnikuaatom.
2H2 + O2 -> 2H2O
Teine viis oksüdatsiooni kirjeldamiseks on vesiniku kadu. Mõnel juhul on raske kirjeldada oksüdatsiooni kui hapniku lisamist. Näiteks järgmises reaktsioonis on hapnikku lisandunud nii süsinikule kui vesinikule, kuid ainult süsinik on läbinud oksüdatsiooni. Sel juhul saab oksüdatsiooni kirjeldada, öeldes, et see on vesiniku kadu. Kuna vesinikud on süsinikdioksiidi tootmisel metaanist eemaldatud, on seal olev süsinik oksüdeerunud.
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H 2O
Teine alternatiivne lähenemisviis oksüdatsiooni kirjeldamiseks on elektronide kaotamine. Seda lähenemisviisi saab kasutada keemiliste reaktsioonide selgitamiseks, kus me ei näe oksiidi moodustumist ega vesiniku kadu. Seega, isegi kui hapnikku pole, saame selle lähenemisviisi abil oksüdatsiooni selgitada. Näiteks järgmises reaktsioonis on magneesium muutunud magneesiumioonideks. Kuna magneesium on kaotanud kaks elektroni, on see oksüdeerunud ja gaas kloor on oksüdeerija.
Mg + Cl2 -> Mg2+ + 2Cl–
Oksüdatsiooniaste aitab tuvastada oksüdatsiooni läbinud aatomeid. IUPACi definitsiooni kohaselt on oksüdatsiooniaste „aines oleva aatomi oksüdatsiooniastme mõõt. Seda defineeritakse kui laengut, mida aatomil võib ette kujutada. Oksüdatsiooniaste on täisarv ja see võib olla kas positiivne, negatiivne või null. Aatomi oksüdatsiooniaste muutub keemilise reaktsiooni käigus. Kui oksüdatsiooniaste suureneb, siis öeldakse, et aatom on oksüdeerunud. Nagu ül altoodud reaktsioonis, on magneesiumi oksüdatsiooniaste null ja magneesiumiioonil +2 oksüdatsiooniaste. Kuna oksüdatsiooniarv on suurenenud, on magneesium oksüdeerunud.
Põlemine
Põlemine või kuumutamine on reaktsioon, kus eksotermilise reaktsiooni käigus tekib soojus. Reaktsiooni toimumiseks peavad seal olema kütus ja oksüdeerija. Põlemisel läbivaid aineid nimetatakse kütusteks. Need võivad olla süsivesinikud, nagu bensiin, diislikütus, metaan või vesinikgaas jne. Tavaliselt on oksüdeerijaks hapnik, kuid võib olla ka teisi oksüdeerijaid, nagu fluor. Reaktsioonis oksüdeeritakse kütust oksüdeerija. Seetõttu on see oksüdatsioonireaktsioon. Süsivesinikkütuste kasutamisel on pärast täielikku põlemist toodetud tavaliselt süsinikdioksiid ja vesi. Kui aga põlemine ei toimunud täielikult, võivad süsinikmonooksiidi ja muud osakesed atmosfääri paiskuda ning see võib põhjustada palju reostust.
Mis vahe on oksüdatsioonil ja põlemisel?
• Põlemine on oksüdatsioonireaktsioon.
• Põlemisel on tavaline oksüdeerija hapnik, kuid oksüdatsioonireaktsiooni toimumiseks pole hapnik hädavajalik.
• Põlemisel on saadusteks peamiselt vesi ja süsinikdioksiid, kuid oksüdatsiooni korral võib produkt varieeruda olenev alt lähtematerjalist. Siiski on neil alati kõrgem oksüdatsiooniaste kui reaktiividel.
• Põlemisreaktsioonides tekib soojust ja valgust ning energiast saab tööd teha. Kuid oksüdatsioonireaktsioonide puhul ei ole see alati tõsi.
