Selitämme mitä hapetus on ja miten se tapahtuu. Myös hapettumistyypit, hapetusluku ja pelkistys.
Mikä on hapetus?
Sitä kutsutaan yleisesti hapettumiseksi kemialliset reaktiot jossa happi yhdistyy muun kanssa aineet, jotka muodostavat molekyylejä nimeltä oksideja. Tämä on erityisen yleistä metallien maailmassa, vaikkakaan ei suinkaan yksinomaan metallien alalla. Kemiassa hapettumista kutsutaan kemialliseksi ilmiöksi, jossa a atomi, molekyyli tai ioni menettää yhden tai useamman elektronin, mikä lisää positiivista varaustaan.
Koska happi on alkuaine, joka yleensä hyväksyy nämä elektronit, tämän tyyppistä reaktiota kutsuttiin pelkistys-hapetusreaktioksi, oksidipelkistysreaktioksi tai redox-reaktiot, mutta on myös tärkeää selventää, että voi olla redox-reaktioita, joihin happi ei osallistu. Ota huomioon, että nimi happi tulee kreikasta oxys, "happo"; Y genos, "Tuottaja": eli happi on niin nimetty, koska se syövyttää metallit, aivan kuten hän tekee happoa.
Useimmissa hapettumistapauksissa on mukana happea, mutta se voi tapahtua myös sen puuttuessa. Ja samoin hapetus ja pelkistys tapahtuvat aina yhdessä ja samanaikaisesti.
Niihin osallistuu aina kaksi elektroneja vaihtavaa elementtiä:
- Hapettava aine. Se on kemiallinen alkuaine, joka vangitsee elektroneja siirretään, eli se vastaanottaa ne ja lisää negatiivista varaustaan. Tätä kutsutaan alhaisemmaksi hapetusasteeksi tai toisin sanoen pelkistymiseksi.
- Pelkistävä aine. Onko hän kemiallinen alkuaine joka luovuttaa tai menettää siirretyt elektronit, mikä lisää niiden positiivista varausta. Tätä kutsutaan korkeammaksi hapetusasteeksi tai toisin sanoen hapettumiseksi.
Joten: pelkistävä aine pelkistää hapettimen, kun taas pelkistävä aine hapettaa hapettimen. Meidän on siis pakko hapettuminen on elektronien menettämistä, sillä aikaa pelkistäminen on elektronien hankkimista.
Nämä prosessit ovat yleisiä ja jokapäiväisiä, itse asiassa ne ovat välttämättömiä elämää: eläviä olentoja saamme kemiallinen energia samanlaisten reaktioiden, kuten glukoosin hapettumisen, ansiosta.
Hapettumisen tyypit
On olemassa kaksi tunnettua hapetustyyppiä:
- Hidas hapettuminen. Sitä tuottaa sen sisältämä happi ilmaa tai sisällä Vesi, joka saa metallit menettämään kiiltonsa ja kärsimään korroosio altistuminen liian pitkälle ympäristöön.
- Nopea hapetus. Sitä esiintyy rajuissa kemiallisissa reaktioissa, kuten palaminen, yleensä eksotermisiä (ne vapauttavat energiaa muodossa lämpöä), ja sitä tuotetaan pääasiassa orgaanisista alkuaineista (jotka sisältävät hiiltä ja vetyä).
Hapetusnumero
Kemiallisilla alkuaineilla on hapetusluku, joka edustaa elektronien lukumäärää, jonka tämä alkuaine laittaa peliin, kun se tulee assosioitumaan muiden kanssa tietyn yhdisteen muodostamiseksi.
Tämä luku on lähes aina kokonaisluku, ja se voi olla positiivinen tai negatiivinen riippuen siitä, menettääkö tai saako kyseinen alkuaine elektroneja reaktion aikana, vastaavasti.
Esimerkiksi: elementillä, jonka hapetusluku on +1, on taipumus menettää elektroni reagoidessaan muiden kanssa, kun taas elementillä, jonka numero on -1, on taipumus saada elektroni reagoidessaan muiden kanssa muodostaen yhdisteen. Näiden hapetuslukujen arvot voivat olla jopa korkeita kuin elektronien, jotka ovat mukana prosessi, ja joissakin tapauksissa ne yleensä riippuvat siitä, minkä elementtien kanssa ne reagoivat.
Vapailla alkuaineilla, eli joita ei ole yhdistetty muihin, on hapetusluku 0. Toisaalta joitain esimerkkejä hapetusluvuista ovat:
Hapen hapetusluku on -2 (O-2), paitsi peroksideilla, joissa on -1 (O2-2) ja superoksideilla, joissa on -½ (O2–).
Metallien hapetusluku on positiivinen. Esimerkiksi: natrium-ioni (Na+), magnesium-ioni (Mg2+), rautaioni (Fe2+, Fe3+)
Vedyn hapetusluku on +1 (H+), paitsi metallihydrideillä, joilla on -1 (H–).
Hapetus ja pelkistys
Hapetus ja pelkistys ovat käänteisiä ja toisiaan täydentäviä prosesseja, jotka tapahtuvat aina samaan aikaan. Ensimmäisessä elektronit menetetään ja toisessa niitä saadaan, mikä muuttaa elektroneja sähkövaraukset elementeistä.
Näitä reaktioita käytetään usein teollisissa ja metallurgisissa prosesseissa, esimerkiksi vähentämään mineraaleja, jolloin saadaan puhtaita metallisia alkuaineita, kuten rautaa tai alumiinia; tai orgaanisen aineen palamisessa, kuten sähköntuotantolaitoksissa tai jopa suihkumoottoreissa.