Wat is oxidatie? Definitie en voorbeeld

Twee belangrijke soorten chemische reacties zijn oxidatie en reductie. Oxidatie heeft niet per se iets met zuurstof te maken. Dit is wat het betekent en hoe het verband houdt met reductie.

Belangrijkste afhaalrestaurants: oxidatie in de chemie

Oxidatie is het verlies van elektronen tijdens een reactie van een molecuul, atoom of ion.
Oxidatie treedt op wanneer de oxidatie toestand van een molecuul, atoom of ion wordt verhoogd. Het tegenovergestelde proces wordt genoemd vermindering, die optreedt wanneer er een toename van elektronen is of de oxidatietoestand van een atoom, molecuul of ion afneemt.

Een voorbeeld van een reactie is die tussen waterstof en fluorgas om te vormen waterstoffluoride:

H₂ + F₂ → 2 HF

Bij deze reactie wordt waterstof geoxideerd en wordt fluor verlaagd. De reactie kan beter worden begrepen als deze is geschreven in termen van twee halve reacties.

H₂ → 2 uur⁺ + 2 e^-

F₂ + 2 e^- → 2 F^-

Let op: er is nergens zuurstof in deze reactie!

Een oudere betekenis van oxidatie was wanneer zuurstof werd toegevoegd aan een verbinding. Dit kwam omdat zuurstofgas (O₂) was het eerste bekende oxidatiemiddel. Terwijl de toevoeging van zuurstof aan een verbinding typisch voldoet aan de criteria van elektronenverlies en een toename in oxidatietoestand werd de definitie van oxidatie uitgebreid tot andere soorten chemicaliën reacties.

Een klassiek voorbeeld van de oude definitie van oxidatie is wanneer ijzer zich met zuurstof vormt ijzeroxide of roest. Het ijzer zou zijn geoxideerd tot roest. De chemische reactie is:

2 Fe + O₂ → Fe₂O₃

Het ijzermetaal wordt geoxideerd om het ijzeroxide te vormen dat bekend staat als roest.

Elektrochemische reacties zijn geweldige voorbeelden van oxidatiereacties. Wanneer een koperdraad in een oplossing wordt geplaatst die zilverionen bevat, worden elektronen overgedragen van het kopermetaal naar de zilverionen. Het kopermetaal is geoxideerd. Zilverkleurige metalen snorharen groeien op de koperdraad, terwijl koperionen in de oplossing vrijkomen.

Cu (s) + 2 Ag⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + 2 Ag (s)

Een ander voorbeeld van oxidatie waarbij een element wordt gecombineerd met zuurstof, is de reactie tussen magnesiummetaal en zuurstof om magnesiumoxide te vormen. Veel metalen oxideren, dus het is handig om de vorm van de vergelijking te herkennen:

2 Mg (s) + O₂ (g) → 2 MgO (s)

Toen het elektron eenmaal was ontdekt en chemische reacties konden worden verklaard, realiseerden wetenschappers zich oxidatie en reductie treedt samen op, waarbij één soort elektronen verliest (geoxideerd) en een andere elektronen wint (verlaagd). Een type chemische reactie waarbij oxidatie en reductie optreedt, wordt een redoxreactie genoemd, wat staat voor reductie-oxidatie.

De oxidatie van een metaal door zuurstofgas kan dan worden verklaard als het metaalatoom dat elektronen verliest om het kation te vormen (wordt geoxideerd), waarbij het zuurstofmolecuul elektronen wint om zuurstofanionen te vormen. In het geval van magnesium kan de reactie bijvoorbeeld worden herschreven als:

2 Mg + O₂ → 2 [Mg²⁺][O^2-]

bestaat uit de volgende halfreacties:

Mg → Mg²⁺ + 2 e^-

O₂ + 4 e^- → 2 O^2-

Oxidatie waarbij zuurstof betrokken is, is nog steeds oxidatie volgens de moderne definitie van de term. Er is echter nog een andere oude definitie met betrekking tot waterstof die kan worden aangetroffen in teksten over organische chemie. Deze definitie is het tegenovergestelde van de zuurstofdefinitie, dus het kan verwarring veroorzaken. Toch is het goed om op de hoogte te zijn. Volgens deze definitie is oxidatie het verlies van waterstof, terwijl reductie de winst van waterstof is.

Bijvoorbeeld, volgens deze definitie, wanneer ethanol wordt geoxideerd tot ethanal:

CH₃CH₂OH → CH₃CHO

Ethanol wordt als geoxideerd beschouwd omdat het waterstof verliest. Omkering van de vergelijking, ethanal kan worden verminderd door er waterstof aan toe te voegen om ethanol te vormen.

Onthoud dus dat de moderne definitie van oxidatie en reductie betrekking heeft op elektronen (niet op zuurstof of waterstof). Een manier om te onthouden welke soort is geoxideerd en welke is verminderd, is door OIL RIG te gebruiken. OIL RIG staat voor Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain.

• Haustein, Catherine Hinga (2014). K. Lee Lerner en Brenda Wilmoth Lerner (red.). Oxidatie-reductiereactie. The Gale Encyclopedia of Science (5e ed.). Farmington Hills, MI: Gale Group.
• Hudlický, Miloš (1990). Oxidaties in organische chemie. Washington, D.C.: American Chemical Society. p. 456. ISBN 978-0-8412-1780-5.