Sự khử là tất cả những phản ứng hóa học trong đó các nguyên tử của một trong các chất phản ứng kết thúc thu được các electron; Điều gì cũng có thể được nhìn thấy theo cách này: vị trí tuyển dụng hoặc "sự khó chịu" điện tử của bạn được giảm bớt. Một nguyên tử nhận được các electron khi một loài tặng chúng; đó là, nó bị gỉ.
Loại phản ứng này không thể tự xảy ra: nếu một loài chấp nhận các electron, thì loài khác nhất thiết phải từ bỏ chúng. Nếu không, vật chất sẽ được tạo ra từ hư không, làm giảm các nguyên tử sau khi nhận được các electron từ chân không. Do đó, nó là một nửa phản ứng oxi hóa khử (khử / oxi hóa).
Giảm cây bạc. Nguồn: Gabriel Bolívar.
Một ví dụ minh họa về sự khử có thể được hiển thị trong các lớp học là phản ứng giữa bề mặt kim loại của đồng và dung dịch nước của bạc nitrat, AgNO 3 .
Trong dung dịch, bạc được tìm thấy dưới dạng các cation Ag + tích điện dương . Những thứ này, bằng cách tương tác với bề mặt của đồng, có hình dạng giống như một cây thông Noel, sẽ cướp các electron từ các nguyên tử đồng. Khi điều này xảy ra, đồng sẽ thay thế bạc trong muối nitrat; và kết quả là đồng nitrat, Cu (NO 3 ) 2, được tạo thành .
Các cation Cu 2+ cùng NO 3 - dung dịch chuyển sang màu xanh lam; và bạc, làm trắng cây thông Noel như thể được bao phủ bởi tuyết.
Giảm là gì?
Trong quá trình khử, người ta đã nói rằng một loài thu được các electron. Làm thế nào điều này có thể được xác minh trong một phương trình hóa học? Ví dụ, trong phương trình phản ứng giữa Cu và AgNO 3 , làm thế nào để biết khi nào sự khử xảy ra? Để xác minh điều này, cần phải xác định số oxi hóa hoặc trạng thái.
Các nguyên tố ở trạng thái tự nhiên của chúng, theo định nghĩa có trạng thái oxy hóa bằng 0, vì người ta giả định rằng chúng không bị mất hoặc không nhận được electron. Như vậy, kim loại rắn có trạng thái oxi hóa bằng không. Như vậy, bạc đi từ +1 (Ag + ) đến 0 (Ag). Điện tích của ion kim loại bằng trạng thái oxi hóa của nó.
Mặt khác, các êlectron đến từ đồng: đi từ 0 (Cu) đến +2 (Cu 2+ ). Anion nitrat, NO 3 - không thay đổi trong khi cả hai kim loại đều trao đổi electron; do đó, phương trình có thể được viết thành:
2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+
Chú ý rằng cả điện tích và nguyên tử đều cân bằng.
Đây là quá trình khử hóa học bao gồm: trong sự nhận electron làm cho trạng thái oxy hóa của nguyên tử kém dương hơn của electron.
Số oxy
Ôxy là nguyên tử có tính âm điện và tính oxi hóa rất cao, vì vậy khi một nguyên tử tạo hợp chất với chúng (như oxit), chúng sẽ có trạng thái oxi hóa dương. Số lượng oxy tương tác với nguyên tử càng lớn thì trạng thái oxy hóa của nó càng dương; hoặc những gì giống nhau, là gỉ hơn.
Vì vậy, khi một hợp chất có ít nguyên tử oxy hơn, nó được cho là ít bị oxy hóa hơn; nghĩa là nguyên tử mất ít electron hơn.
Một ví dụ cổ điển có thể được nhìn thấy trong carbon monoxide và carbon dioxide. Đối với CO, cacbon có trạng thái oxi hóa +2; trong khi đối với CO 2 , trạng thái oxi hóa của nó là +4.
Vì vậy, nếu trong một phản ứng CO 2 được chuyển thành CO, một sự khử được cho là đang xảy ra; vì carbon bây giờ tương tác với một oxy chứ không phải hai. Đối với phản ứng ngược lại, CO chuyển thành CO 2 , chúng ta nói về một quá trình oxy hóa của cacbon.
Điều này áp dụng cho tất cả các nguyên tử, đặc biệt là kim loại trong các oxit kim loại của chúng; ví dụ, CrO 2 (Cr 4+ ) và CrO 3 (Cr 6+ ).
Trong các phương trình hóa học khi một loài mất oxy trong khi loài khác nhận được nó, quá trình chuyển oxy được cho là xảy ra.
Nguyên tử âm điện
Bạn luôn có thể xác định xem có sự giảm hay không bằng cách thay đổi trạng thái oxy hóa thành một giá trị dương hơn. Như vừa giải thích, một cách nhanh chóng để biết mà không cần làm toán là quan sát xem có sự giảm số nguyên tử oxy trong một hợp chất hay không.
Điều tương tự cũng có thể xảy ra với bất kỳ nguyên tử nào khác có độ âm điện lớn hơn nguyên tử nhận hoặc mất electron.
Ví dụ, nếu CF 4 phản ứng theo cách mà nó trở thành CH 4 , thì một sự khử được cho là đã xảy ra; vì flo có độ âm điện lớn hơn nhiều so với nguyên tử hydro. Kết quả là cacbon bị oxi hóa trong CH 4 ít hơn trong CF 4 , điều này giống như nói rằng nó đã bị khử.
Ví dụ
Giảm hóa học hữu cơ
Ví dụ về CF 4 và CH 4 phản ánh những gì xảy ra trong các phản ứng hữu cơ, trong đó sự giảm điện tích riêng phần của một nguyên tử được coi là sự tăng điện tử. Điều này được áp dụng nhiều khi xem xét việc giảm các nhóm chức năng oxy hóa.
Ví dụ, hãy xem xét các nhóm ROH, RCHO và COOH. Đầu tiên tương ứng với rượu, nơi cacbon liên kết với oxy (C-OH); thứ hai là nhóm aldehyde, trong đó carbon tạo liên kết đôi với oxy và cũng liên kết với hydro (C = OH); và thứ ba là nhóm cacboxyl.
Trong nhóm cacboxyl, cacbon tạo liên kết đôi với một O và một liên kết đơn với O khác (HO-C = O).
Do đó, sự khử xảy ra nếu một axit cacboxylic được chuyển thành một rượu:
RCOOH => ROH
Khai thác kim loại
Quá trình khử hóa học là vô cùng quan trọng trong quá trình chiết xuất kim loại từ khoáng chất của chúng. Một số phản ứng là:
HgS + O 2 => Hg + SO 2
Sulfua thủy ngân bị khử thành thủy ngân kim loại.
Cu 2 S + O 2 => 2 Cu + SO 2
Đồng sunfua bị khử thành đồng kim loại.
2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2
ZnO + C => Zn + CO (lưu ý sự chuyển dời của O)
Kẽm sulfua đầu tiên bị khử thành monoxit và sau đó chuyển thành dạng kim loại.
Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2
Oxit sắt bị khử thành sắt kim loại.
WO 3 + 3H 2 => W + 3H 2 O
Và vonfram trioxit bị khử thành vonfram kim loại.
Như một bài tập, có thể xác định số oxi hóa của kim loại trước khi nó bị khử.
Người giới thiệu
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
- Hóa học LibreTexts. (Ngày 9 tháng 12 năm 2018). Phản ứng oxy hóa-khử. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 04 tháng 7 năm 2018). Định nghĩa về sự khử trong hóa học. Phục hồi từ: thinkco.com
- Hultzman R. (2019). Giảm trong Hóa học: Định nghĩa & Tổng quan. Học. Phục hồi từ: study.com
- Clark J. (2013). Các định nghĩa về sự oxi hóa và sự khử (oxi hóa khử). Được khôi phục từ: chemguide.co.uk
- Xem gia sư. (sf). Phản ứng khử. Phục hồi từ: chemistry.tutorvista.com