Utlenianie a spalanie
Reakcje redukcji utleniania to podstawowy typ reakcji chemicznych, z którymi często spotykamy się w życiu.
Utlenianie
Pierwotnie reakcje utleniania zidentyfikowano jako reakcje, w których uczestniczy gazowy tlen. Tam tlen łączy się z inną cząsteczką, tworząc tlenek. W tej reakcji tlen ulega redukcji, a druga substancja ulega utlenieniu. Dlatego w zasadzie reakcja utleniania polega na dodaniu tlenu do innej substancji. Na przykład w następującej reakcji wodór ulega utlenieniu, a zatem atom tlenu został dodany do wodoru tworzącego wodę.
2H 2 + O 2 -> 2H 2 O
Innym sposobem opisania utleniania jest utrata wodoru. Są sytuacje, w których trudno jest opisać utlenianie jako dodanie tlenu. Na przykład w poniższej reakcji tlen został dodany zarówno do węgla, jak i do wodoru, ale tylko węgiel uległ utlenieniu. W tym przypadku utlenianie można opisać mówiąc, że jest to utrata wodoru. Ponieważ wodory zostały usunięte z metanu podczas produkcji dwutlenku węgla, węgiel został tam utleniony.
CH 4 + 2O 2 -> CO 2 + 2H 2 O
Innym alternatywnym podejściem do opisu utleniania jest utrata elektronów. Takie podejście można wykorzystać do wyjaśnienia reakcji chemicznych, w których nie widać tworzenia się tlenków ani utraty wodoru. Tak więc, nawet gdy nie ma tlenu, możemy wyjaśnić utlenianie za pomocą tego podejścia. Na przykład w następującej reakcji magnez przekształcił się w jony magnezu. Ponieważ magnez stracił dwa elektrony, uległ utlenieniu, a utleniaczem jest gazowy chlor.
Mg + Cl 2 -> Mg 2+ + 2Cl -
Stan utlenienia pomaga zidentyfikować atomy, które przeszły utlenianie. Zgodnie z definicją IUPAC, stopień utlenienia jest „miarą stopnia utlenienia atomu w substancji. Jest definiowany jako ładunek, jaki mógłby mieć atom. Stan utlenienia jest wartością całkowitą i może być dodatni, ujemny lub zerowy. Stan utlenienia atomu ulega zmianie w wyniku reakcji chemicznej. Jeśli rośnie stopień utlenienia, mówi się, że atom jest utleniony. Podobnie jak w powyższej reakcji, magnez ma zerowy stopień utlenienia, a jon magnezu ma stopień utlenienia +2. Ponieważ stopień utlenienia wzrósł, magnez się utleniał.
Spalanie
Spalanie lub ogrzewanie to reakcja, w której ciepło jest wytwarzane w wyniku reakcji egzotermicznej. Aby reakcja zaszła, powinno być paliwo i utleniacz. Substancje ulegające spalaniu nazywane są paliwami. Mogą to być węglowodory, takie jak benzyna, olej napędowy, metan lub wodór, itp. Zwykle środkiem utleniającym jest tlen, ale mogą też występować inne utleniacze, takie jak fluor. Podczas reakcji paliwo jest utleniane przez utleniacz. Dlatego jest to reakcja utleniania. W przypadku stosowania paliw węglowodorowych produktami po całkowitym spaleniu są zwykle dwutlenek węgla i woda. Jeśli jednak spalenie nie nastąpiło całkowicie, tlenek węgla i inne cząsteczki mogą zostać uwolnione do atmosfery, co może spowodować duże zanieczyszczenie.
Jaka jest różnica między utlenianiem a spalaniem?
• Spalanie jest reakcją utleniania.
• W przypadku spalania zwykłym utleniaczem jest tlen, ale tlen nie jest niezbędny do zajścia reakcji utleniania.
• Podczas spalania produktami są głównie woda i dwutlenek węgla, ale podczas utleniania produkt może się różnić w zależności od materiału wyjściowego. Jednak zawsze będą miały wyższy stopień utlenienia niż reagenty.
• W reakcjach spalania wytwarzane jest ciepło i światło, a praca może być wykonywana z energii. Ale w przypadku reakcji utleniania nie zawsze jest to prawdą.
