Phản ứng oxi hóa khử là gì? Cân bằng phản ứng oxi hóa khử?
Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển electron giữa các chất, xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử. Vì vậy, phản ứng oxi hóa khử còn được gọi là phản ứng oxi hóa – khử. Thật thú vị khi lưu ý rằng quá trình oxy hóa luôn đi kèm với quá trình khử. Cả quá trình oxy hóa và khử phải xảy ra đồng thời.
Chất khử (chất bị oxi hóa) là chất nhường electron.
Chất oxi hóa (chất bị khử) là chất thu electron.
Quá trình oxi hóa (sự oxi hóa) là quá trình nhường electron.
Quá trình khử (sự khử) là quá trình thu electron.
Bước đầu tiên trong việc cân bằng bất kỳ phản ứng oxi hóa khử nào là xác định xem nó có phải là phản ứng oxi hóa khử hay không. Điều này đòi hỏi một và thường là nhiều loài thay đổi trạng thái oxy hóa trong phản ứng. Để duy trì tính trung lập về điện tích trong mẫu, phản ứng oxi hóa khử sẽ kéo theo cả thành phần khử và thành phần oxy hóa. Chúng thường được tách thành hai nửa phản ứng giả thuyết độc lập để hỗ trợ hiểu phản ứng. Điều này đòi hỏi phải xác định nguyên tố nào bị oxy hóa và nguyên tố nào bị khử. Ví dụ, hãy xem xét phản ứng này:
Bước đầu tiên để xác định xem phản ứng có phải là phản ứng oxi hóa khử hay không là chia phương trình thành hai nửa phản ứng giả định . Hãy bắt đầu với nửa phản ứng liên quan đến các nguyên tử đồng:
Trạng thái oxy hóa của đồng ở phía bên trái là 0 vì bản thân nó là một nguyên tố. Trạng thái oxi hóa của đồng ở vế phải của phương trình là +2. Đồng trong nửa phản ứng này bị oxy hóa khi trạng thái oxy hóa tăng từ 0 trong Cu lên +2 trong Cu2+ . Bây giờ hãy xem xét các nguyên tử bạc
Trong nửa phản ứng này, trạng thái oxy hóa của bạc ở bên trái là +1. Trạng thái oxy hóa của bạc ở bên phải là 0 vì nó là một nguyên tố tinh khiết. Vì trạng thái oxy hóa của bạc giảm từ +1 xuống 0, nên đây là phản ứng nửa khử.
Do đó, phản ứng này là một phản ứng oxi hóa khử khi xảy ra cả hai nửa phản ứng khử và oxi hóa (thông qua sự chuyển electron, không được thể hiện rõ ràng trong phương trình 2). Sau khi được xác nhận, thường cần phải cân bằng phản ứng (mặc dù phản ứng trong phương trình 1 đã được cân bằng), có thể thực hiện theo hai cách vì phản ứng có thể diễn ra trong điều kiện trung tính, axit hoặc bazơ.
Nguyên tắc: dựa vào sự bảo toàn electron nghĩa là tổng số electron của chất khử cho phải bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.
Các bước cân bằng:
Bước 1: Viết sơ đồ phản ứng với các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa.
Bước 2: Viết các quá trình: khử (cho electron), oxi hóa (nhận electron).
Bước 3: Cân bằng electron: nhân hệ số để:
Tổng số electron cho = tổng số electron nhận.
(tổng số oxi hóa giảm = tổng số oxi hóa tăng).
Bước 4: Cân bằng nguyên tố không thay đổi số oxi hoá (thường theo thứ tự:
Kim loại (ion dương):
Gốc axit (ion âm).
Môi trường (axit, bazơ).
Nước (cân bằng H2O để cân bằng hiđro).
Bước 5: Kiểm soát số nguyên tử oxi ở 2 vế (phải bằng nhau).
Lưu ý: Khi viết các quá trình oxi hoá và quá trình khử của từng nguyên tố, cần theo đúng chỉ số quy định của nguyên tố đó.
Ban đầu, các nhà hóa học giải thích các phản ứng oxi hóa khử theo dạng mất hoặc thu được oxy.
Quá trình oxy hóa là một mức tăng của oxy. Do đó, khi một chất thu được oxy, nó được cho là bị oxy hóa.
Chất gây ra sự oxy hóa được gọi là chất oxi hóa hay chất oxi hóa. Sự khử ngược lại với sự oxi hóa. Giảm là mất oxy. Do đó, khi một chất bị mất oxy, nó được cho là bị khử.
Chất gây ra sự khử gọi là chất khử hay chất khử.
Sau đây là một phản ứng oxi hóa khử khác liên quan đến oxy.
(a) Kẽm bị oxi hóa vì nó nhận oxi để tạo thành kẽm oxit. (b) Chì(II) oxit làm kẽm bị oxi hóa. Vì vậy, chì(II) oxit là chất oxi hóa trong phản ứng oxi hóa khử này.
(c) Đồng thời chì(II) oxit bị khử vì nó nhường oxi cho kẽm. Nó bị khử thành chì kim loại. (d) Kẽm làm chì(II) oxit bị khử. Vì vậy, kẽm đóng vai trò là chất khử.
Không phải tất cả các phản ứng oxi hóa khử liên quan đến oxy. Đối với các phản ứng oxi hóa khử liên quan đến khí hydro hoặc các chất có chứa hydro, việc giải thích quá trình oxy hóa và khử dưới dạng mất hoặc thu hydro sẽ dễ dàng hơn.
Quá trình oxy hóa là sự mất hydro, trong khi quá trình khử là sự thu được hydro.
Do đó, khi một chất mất hydro, nó được cho là bị oxy hóa.
Lấy phản ứng sau làm ví dụ.
(a) Amoniac bị oxi hóa vì nó mất hydro tạo thành khí nitơ. (b) Brom là chất oxi hóa vì nó làm cho amoniac bị oxi hóa.
(c) Đồng thời, brom bị khử vì nhận được hiđro bị mất bởi amoniac để tạo thành hiđro bromua.
(d) Amoniac là chất khử vì nó làm cho brom bị khử.
Xét phản ứng giữa hiđro sunfua và clo để tạo ra lưu huỳnh và hiđro clorua.
(a) Hiđro sunfua bị oxi hóa thành lưu huỳnh vì nó mất hiđro thành clo. (b) Clo thu được hiđro nên bị khử thành hiđro clorua. (c) Clo đóng vai trò là chất oxi hóa vì nó làm cho hiđro sunfua bị oxi hóa. (d) Hiđro sunfua đóng vai trò là chất khử vì nó làm clo bị khử.
Nhiều phản ứng oxi hóa khử không liên quan đến oxy hoặc hydro. Những phản ứng này có thể được giải thích dựa trên sự chuyển giao của các điện tử đã xảy ra.
Sự oxi hóa là sự mất electron, sự khử là sự nhận electron.
Như vậy, chất nhận điện tử đóng vai trò là chất oxi hóa và chất cho điện tử đóng vai trò là chất khử.
Xét phản ứng sau.
(a) Trong phản ứng này, có sự chuyển electron từ natri sang clo. (b) Có thể coi phản ứng này là hai biến đổi riêng biệt xảy ra đồng thời. Mỗi thay đổi được gọi là một nửa phản ứng và phương trình của nó được gọi là một nửa phương trình. Nửa phương trình oxy hóa:
Mỗi nguyên tử natri bị oxy hóa khi nó mất một electron để tạo thành ion natri. Nửa phương trình khử:
Mỗi phân tử clo bị khử khi nó nhận hai electron từ nguyên tử natri để tạo thành hai ion clorua. (c) Natri là chất nhường electron nên là chất khử. Mặt khác, clo là chất nhận điện tử. Do đó, clo đóng vai trò là tác nhân oxy hóa. (d) Chúng ta có thể nhận được phương trình tổng thể bằng cách cộng hai nửa phương trình.
Sự chuyển hoàn toàn các electron xảy ra trong các phản ứng oxi hóa khử liên quan đến các ion. Tuy nhiên, có những phản ứng oxi hóa khử liên quan đến các phân tử không liên quan đến việc chuyển hoàn toàn các điện tử.
Các phản ứng oxi hóa khử như thế này có thể được giải thích bằng sự thay đổi số oxi hóa.
Số oxi hóa hoặc trạng thái oxi hóa của một nguyên tố là điện tích mà nguyên tử của nguyên tố đó sẽ có nếu diễn ra quá trình chuyển hoàn toàn các electron.
Mỗi nguyên tố trong một chất có thể được chỉ định với một số oxy hóa. Các nhà hóa học chỉ định các con số theo một bộ quy tắc.
Quy tắc 1: Số oxi hóa của nguyên tử ở trạng thái nguyên tố bằng không. Ví dụ: C, Na, Mg, Al, H 2 , O 2 , Cl 2 và Br 2 có số oxi hóa bằng 0.
Quy tắc 2: Số oxi hóa của ion đơn nguyên tử bằng điện tích của nó.
Quy tắc 3: Trong hợp chất, nguyên tố nào có độ âm điện lớn hơn thì có số oxi hóa âm hơn.
Do đó, các quy tắc sau đây được thông qua. (a) Số oxi hóa của flo trong mọi hợp chất của nó là -1 vì nó có độ âm điện rất lớn. (b) Số oxi hóa của các halogen khác (clo, brom và iốt) trong hợp chất của chúng là -1 trừ khi chúng kết hợp với các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn như oxi và nitơ.
(c) Số oxi hóa của hiđro trong hợp chất luôn là +1 trừ khi hiđro kết hợp với các kim loại phản ứng trong hydrua kim loại, ở đó nó là -1.
(d) Số oxi hóa của oxi trong hợp chất luôn là -2 ngoại trừ peroxit và khi oxi kết hợp với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn như flo.
Quy tắc 4: Tổng số oxi hóa của tất cả các nguyên tố trong công thức của một hợp chất phải bằng không.
Quy tắc 5: Tổng số oxi hóa của tất cả các nguyên tố trong công thức của ion đa nguyên tử phải bằng điện tích của ion đó.
Không phải mọi phản ứng hóa học đều là phản ứng oxi hóa khử. Ví dụ, phản ứng axit-bazơ và phản ứng phân hủy kép (như trong phương pháp kết tủa) là phản ứng không oxi hóa khử.
Bốn ví dụ về phản ứng oxi hóa khử như sau:
(a) Sự thay đổi ion sắt(II) thành ion sắt(III) và ngược lại
(b) Sự dịch chuyển của kim loại khỏi dung dịch muối của nó
(c) Sự dịch chuyển của halogen khỏi dung dịch halogenua của nó
(d) ) Chuyển electron ở khoảng cách xa
Trong số hơn 400 loài cá mập sinh sống khắp các vùng biển trên thế…
Cháo là loại thực phẩm bán lỏng, nó có thể nhanh chóng đi vào ruột…
Dùng ngũ cốc yến mạch là phương pháp giảm cân sau sinh lành mạnh và…
5.7K Miền Bắc không chỉ được biết đến qua những danh lam thắng cảnh mà…
Việc tìm hiểu và cập nhập giá gà ta hôm nay không chỉ giúp bạn…