Ôxy hóa và Đốt cháy
Phản ứng khử oxi là một dạng phản ứng hóa học cơ bản mà chúng ta thường gặp trong cuộc sống.
Oxi
Ban đầu phản ứng oxy hóa được xác định là phản ứng trong đó khí oxy tham gia. Ở đó, oxy kết hợp với một phân tử khác để tạo ra một oxit. Trong phản ứng này, oxy trải qua quá trình khử và chất kia trải qua quá trình oxy hóa. Do đó, về cơ bản, phản ứng oxy hóa là thêm oxy vào một chất khác. Ví dụ, trong phản ứng sau, hydro trải qua quá trình oxy hóa và do đó, nguyên tử oxy đã thêm vào nước tạo thành hydro.
2H2+ O2-> 2H2O
Một cách khác để mô tả quá trình oxy hóa là mất hydro. Có một số trường hợp khó có thể mô tả quá trình oxy hóa như thêm oxy. Ví dụ, trong phản ứng sau đây, oxi đã thêm vào cả cacbon và hiđro, nhưng chỉ cacbon mới trải qua quá trình oxi hóa. Trong trường hợp này, quá trình oxy hóa có thể được mô tả bằng cách nói rằng đó là sự mất hydro. Vì hydro đã loại bỏ mêtan khi tạo ra carbon dioxide, carbon ở đó đã bị oxy hóa.
CH4+ 2O2-> CO2+ 2H2O
Một cách tiếp cận thay thế khác để mô tả quá trình oxy hóa là sự mất electron. Phương pháp này có thể được sử dụng để giải thích các phản ứng hóa học, trong đó chúng ta không thể thấy sự hình thành oxit hoặc mất hydro. Vì vậy, ngay cả khi không có oxy, chúng ta có thể giải thích quá trình oxy hóa bằng cách sử dụng phương pháp này. Ví dụ trong phản ứng sau đây, magiê đã chuyển thành ion magiê. Vì magiê đã mất hai điện tử nên nó đã trải qua quá trình oxy hóa và khí clo là chất oxy hóa.
Mg + Cl2-> Mg2 ++ 2Cl-
Trạng thái oxy hóa giúp xác định các nguyên tử đã trải qua quá trình oxy hóa. Theo định nghĩa của IUPAC, trạng thái oxy hóa là “thước đo mức độ oxy hóa của một nguyên tử trong một chất. Nó được định nghĩa là điện tích mà một nguyên tử có thể tưởng tượng ra được”. Trạng thái oxy hóa là một giá trị nguyên và nó có thể là số dương, âm hoặc bằng không. Trạng thái oxy hóa của một nguyên tử có thể thay đổi theo phản ứng hóa học. Nếu trạng thái oxi hóa tăng dần thì nguyên tử được cho là bị oxi hóa. Như trong phản ứng trên, magie có trạng thái oxi hóa bằng không và ion magie có trạng thái oxi hóa +2. Vì số oxi hóa tăng lên, magiê đã bị oxi hóa.
Đốt
Đốt cháy hay đốt nóng là một phản ứng mà một phản ứng tỏa nhiệt được sinh ra. Để phản ứng xảy ra, cần có nhiên liệu và chất oxy hóa. Các chất trải qua quá trình đốt cháy được gọi là nhiên liệu. Đây có thể là các hydrocacbon như xăng, dầu diesel, metan, hoặc khí hydro, … Thông thường chất oxy hóa là oxy, nhưng cũng có thể có các chất oxy hóa khác như flo. Trong phản ứng, nhiên liệu bị oxi hóa bởi chất oxi hóa. Do đó, đây là một phản ứng oxy hóa. Khi sử dụng nhiên liệu hydrocacbon, sản phẩm sau khi đốt cháy hoàn toàn thường là khí cacbonic và nước. Tuy nhiên, nếu quá trình đốt cháy không xảy ra hoàn toàn, carbon monoxide và các hạt khác có thể được giải phóng vào khí quyển và điều đó có thể gây ra rất nhiều ô nhiễm.
Sự khác biệt giữa quá trình oxy hóa và quá trình đốt cháy là gì?
• Sự đốt cháy là một phản ứng oxy hóa.
• Đối với quá trình đốt cháy, chất ôxy hóa thông thường là ôxy nhưng để phản ứng ôxy hóa xảy ra, ôxy không cần thiết.
• Trong quá trình đốt cháy, các sản phẩm chủ yếu là nước và carbon dioxide, nhưng trong quá trình oxy hóa, sản phẩm có thể khác nhau tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu. Tuy nhiên, chúng sẽ luôn có trạng thái oxy hóa cao hơn các chất phản ứng.
• Trong phản ứng cháy, nhiệt và ánh sáng được tạo ra, và công việc có thể được thực hiện từ năng lượng. Nhưng đối với phản ứng oxy hóa, điều này không phải lúc nào cũng đúng.
