Oksidasyon Redüksiyon
Bu bölümde ele alınacak son reaksiyon kategorisi, açık ara en kapsamlı olanıdır. Oksidasyon/indirgeme reaksiyonu (redoks), elektronların bir reaktandan diğerine aktarıldığı bir reaksiyondur. Kimyasal reaksiyonların büyük çoğunluğu, metallerin korozyonundan, organik maddenin bozunmasından, birçok itfaiyecinin her gün karşılaştığı yanma reaksiyonlarına kadar oksidasyon/redüksiyon olarak sınıflandırılabilir.
Kategoriye dalmadan önce, önce bazı tanımları verelim. Oksidasyon elektron kaybı olarak tanımlanır. İndirgenme, elektron kazancı olarak tanımlanır. İndirgemenin neden elektron kazanımı anlamına geldiğini anlamak için elektronların aslında negatif yüklü olduğunu hatırlamak önemlidir. Bir atom elektron kazandığında, “yükü” azalır.
Yükseltgenme/indirgenme tepkimelerini sınıflandırmak için belki de en kullanışlı kavram yükseltgenme sayısı kavramıdır. Oksidasyon numarası, kimyagerlerin bir kimyasal reaksiyonda elektronları takip etmek için kullandıkları bir araçtır. Kimyacılar, oksidasyon sayılarını kullanarak, kimyasal reaksiyonda yer alan atomlara sistematik bir şekilde sayılar atar.
Kimyager daha sonra hangi atomun elektron vererek daha pozitif hale geldiğine ve hangi atomun elektron alarak daha negatif hale geldiğine karar verecektir. Daha pozitif hale gelen atomun oksitlendiği, daha fazla negatif olan atomun ise indirgendiği söylenir.
Kimyagerlerin oksidasyon numaralarını atamanın sistematik yolu, aşağıdaki kuralları uygulamaktır:
1. Element formunda gösterilen atomlara 0 oksidasyon numarası atanır. Örneğin, Cu, O2 veya herhangi bir elemente 0 atanır.
2. Monoatomik iyonlara yazıldığı gibi yük atanır. Ca2+ veya Cl− gibi bir iyon olarak yazılmış bir şey görürseniz, o iyona yük ile eşleşen bir oksidasyon numarası atarsınız. Ca2+ için oksidasyon numarası +2 ve Cl– için oksidasyon numarası -1’dir.
3. Nötr bileşiklerle uğraşırken, toplam düşüş oksidasyon sayıları 0 olacaktır. Aşağıdaki kuralları bu sırayla uygulayarak bir bileşikteki her atoma bir oksidasyon numarası atayın:
İ. Grup 1 metallerine +1 atanır. Grup 2 metallerine +2 atanır.
ii. Flor -1 atanır.
iii. Bir ametale bağlanırsa hidrojen +1 olarak atanır
iv. Oksijen genellikle -2’dir.
v. Grup 17’nin geri kalanı genellikle -1’dir.
vi. Bir bileşikteki son atomu atamadıysanız, daha öngörülebilir atoma periyodik tablo konumuna göre bir sayı atayın.
Bileşiklere oksidasyon numaraları atarken, son eleman atanana kadar bu beş kuralı bu sırayla uygulayın. Daha sonra bu elemente oksidasyon sayılarının toplamının 0 olmasına neden olacak sayıyı atayacaksınız. Örneğin, sodyum perklorat NaClO4’teki tüm atomlara oksidasyon numaraları atayacak olsaydınız, kuralları aşağıdaki gibi uygulardınız.
Oksidasyon tepkimesi
Organik maddelerin oksidasyonu nedir
Oksidasyon redüksiyon potansiyeli
Oksidasyon Nedir
Oksidasyon Biyoloji
Gıdalarda oksidasyon nedir
Yağlarda oksidasyon Nedir
Yükseltgenme tepkimesi
Na, grup 1’de olduğu için +1 olarak atanır. Oksijen listede klordan daha yüksektir, bu nedenle önce oksijeni atar ve ona normal sayısını -2 verirsiniz. Daha sonra, tüm oksidasyon sayılarının toplamının 0 olmasına neden olacak sayıyı klora atayacaksınız. Na için bir +1 ve oksijen için dört -2s vardır. Bu oksidasyon sayılarının toplamı –7’dir. Bu klorun oksidasyon sayılarını 0’a eşitlemesi için +7 oksidasyon sayısına ihtiyacı olacaktır. Bu, klora atanan sayıdır.
Ayrıca hidrojen peroksit, H2O2’yi de düşünün. Listede hidrojen oksijenden daha yüksek olduğu için önce onu atayın. O ametal olduğu için +1 olarak atanır. Oksijene daha sonra oksidasyon sayılarını 0’a dengeleyecek sayı atanır. İki +1 vardır. 0’ı dengelemek için tüm oksijen atomları için toplam oksidasyon sayısının -2 olması gerekir. Hidrojen peroksitte 2 oksijen atomu bulunduğundan, her birine -1 oksidasyon numarası atanır.
Bir reaksiyonda çok atomlu bir iyon görürseniz, bileşik kurallarını aynı şekilde uygulayın, ancak bunun yerine oksidasyon sayılarını o çok atomlu iyonun toplam yükü ne olursa olsun toplayın. Bu kuralların sırası, bu öğelerin doğada nasıl davrandığının tutarlılığını yansıtır. Grup 1 metalleri her zaman +1’e oksitlenir. Oksijen, halojenlerin -1 olduğundan daha tutarlı bir şekilde -2’dir.
Pek çok yükseltgenme/indirgenme tepkimesi vardır ve bunlar bu bölümün ilerleyen kısımlarında belirli tepkime türleri bağlamında daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır. Şimdilik, demirin paslanmasını düşünün. Metallerin korozyonu sadece havadaki oksitleri oluşturan reaksiyon olduğundan, çok aşamalı reaksiyon basitleştirilebilir.
Demirin pasa oksidasyonu, demirin oksitlendiği ve oksijenin azaldığı bir redoks reaksiyonudur. (Not: Her zaman oksitlenen atom vardır, indirgenen atom vardır. Biri olmadan diğeri olmaz.) Kuralları uyguladığınızda oksidasyon numaralarını aşağıdaki gibi atarsınız. Reaktant tarafındaki Fe(s) bir element olduğu için 0 oksidasyon numarasına atanır. O2’deki her atoma 0 atanır, çünkü o da bir elementtir.
Ancak ürünler tarafında bu atomlara oksidasyon numaraları atadığınızda, onların değiştiğini görüyorsunuz. Fe2O3’teki atomlar için, listede daha yüksek olduğu için önce O’yu atarsınız (Fe listede hiç yok!). Her O’ya normal sayısı -2 atanır. Bu, toplamda -6’yı dengelemek zorunda olan 2 Fe atomu bırakacaktır.
Bu nedenle, her Fe’ye +3’lük bir oksidasyon numarası atayın. Her bir demirin oksidasyon sayısı 0’dan +3’e çıktığı için oksitlenmiştir. Her oksijen 0’dan -2’ye gittiği için indirgenmiştir. Bileşiklere oksidasyon numaraları atarken alt simgeleri nasıl dikkate almanız gerektiğine dikkat edin, ancak katsayıları dikkate almak zorunda değilsiniz.
Metaller ve ametaller arasındaki kombinasyon reaksiyonları dahil olmak üzere daha birçok oksidasyon/redüksiyon reaksiyonu örneği vardır, örneğin:
- 2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s)
Diğer örnekler, metallerin asitlerle aşınmasını, element metalleri ve iyonik bileşikler arasındaki tek yer değiştirme reaksiyonlarını içerir. Yükseltgenme/indirgeme tepkimelerinin her örneğinde, yükseltgenen atom ve indirgenen atom, tepkimenin hem reaktan hem de ürün tarafındaki her bir atoma yükseltgenme sayıları atanarak ve hangi sayının daha pozitif hangilerinin daha pozitif olduğu görülerek bulunabilir. daha olumsuz oldu. Redoks reaksiyonlarının bazı alt kategorileri bu bölümün ilerleyen kısımlarında daha detaylı olarak tartışılacaktır.
Oksitleyici Ajanlar ve İndirgeyici Ajanlar
Oksidasyon/indirgenme reaksiyonları bazen korozyon gibi yavaş, bazen de yanma gibi hızlı ve tehlikelidir. Bir malzemenin kolayca oksitlenmesi veya azalması muhtemel olup olmadığını anlamanız önemli olabilir. İlk olarak, bazı tanımları düşünün. Oksitleyici ajan, bir oksidasyon/indirgeme reaksiyonunda oksidasyona neden olan reaktandır.
Bir indirgeyici ajan, bir oksidasyon/indirgeme reaksiyonunda azalmaya neden olan reaktandır. Oksitleyici ajan, indirgenen atomu içerecek ve indirgeyici ajan, oksitlenen atomu içerecektir. Oksitleyici ajan, elektronları başka bir türden uzaklaştırarak oksidasyona neden oldu. İndirgeyici madde, başka bir türe elektron vererek indirgemeye neden oldu. Bu, oksitleyici ajanların elektron kazandığı ve indirgeyici ajanların elektron kaybettiği anlamına gelir.
Demirin paslanması örneğini tekrar ele alalım. Demirin paslanmasında demir oksitlendi. Biliyorsunuz, çünkü her bir demir atomunun oksidasyon sayısı 0’dan +3’e yükseldi. Oksidasyona oksijen neden olduğu için, oksitleyici ajan O2’dir. Fe, her O atomunun 0’dan -2’ye azalmasına neden oldu. Demir indirgeyici ajandır.
İyi oksitleyici ajanlar, genellikle “normal” sayılarından farklı olan oksidasyon numaralarına sahip atomlar içeren bileşiklerdir. Her oksituz için dikkat edin, pozitif oksidasyon numarasına sahip bir ametal elde edersiniz (bu normal değildir).
Örnek olarak sodyum kloratı düşünün: Sodyum +1’dir, klorat iyonundaki oksijen -2’dir ve üç oksijeniniz vardır, bu da -6 yapar. Klorat iyonundaki klora +5 oksidasyon numarası atanmalıdır, böylece oksidasyon sayılarının toplamı nötr bileşik için sıfıra eşit olur. Oksisaltların tümü, oksitleyici olduklarını gösteren pozitif oksidasyon numaralarına sahip ametaller içerir.
