Окисление и горение
Окислительно-восстановительные реакции являются основным типом химических реакций, с которыми мы обычно сталкиваемся в жизни.
Окисление
Первоначально реакции окисления были идентифицированы как реакции, в которых участвует газообразный кислород. Там кислород соединяется с другой молекулой, образуя оксид. В этой реакции кислород восстанавливается, а другое вещество окисляется. Поэтому, по сути, реакция окисления - это присоединение кислорода к другому веществу. Например, в следующей реакции водород подвергается окислению и, следовательно, к водородообразующей воде присоединился атом кислорода.
2H2 + O2 -> 2H2O
Другой способ описать окисление – это потеря водорода. В некоторых случаях окисление трудно описать как добавление кислорода. Например, в следующей реакции кислород присоединился и к углероду, и к водороду, но только углерод подвергся окислению. В этом случае окисление можно описать, сказав, что это потеря водорода. Так как при производстве углекислого газа из метана удаляются водороды, углерод там окисляется.
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H 2О
Другой альтернативный подход к описанию окисления – это потеря электронов. Этот подход можно использовать для объяснения химических реакций, в которых мы не наблюдаем образования оксида или потери водорода. Таким образом, даже при отсутствии кислорода мы можем объяснить окисление, используя этот подход. Например, в следующей реакции магний превратился в ионы магния. Поскольку магний потерял два электрона, он подвергся окислению, а газообразный хлор является окислителем.
Mg + Cl2 -> Mg2+ + 2Cl–
Степень окисления помогает идентифицировать атомы, подвергшиеся окислению. Согласно определению ИЮПАК, степень окисления - это «мера степени окисления атома в веществе. Он определяется как предполагаемый заряд атома». Степень окисления представляет собой целочисленное значение и может быть положительным, отрицательным или нулевым. Степень окисления атома изменяется при химической реакции. Если степень окисления увеличивается, то говорят, что атом окислился. Как и в приведенной выше реакции, магний имеет нулевую степень окисления, а ион магния имеет степень окисления +2. Поскольку степень окисления увеличилась, магний окислился.
Горение
Горение или нагрев – это реакция, при которой тепло вырабатывается экзотермической реакцией. Чтобы реакция пошла, должны быть горючее и окислитель. Вещества, подвергающиеся горению, известны как топливо. Это могут быть углеводороды, такие как бензин, дизельное топливо, метан или газообразный водород и т. д. Обычно окислителем является кислород, но могут быть и другие окислители, такие как фтор. В ходе реакции топливо окисляется окислителем. Следовательно, это реакция окисления. При использовании углеводородного топлива продуктами полного сгорания обычно являются углекислый газ и вода. Однако, если горение произошло не полностью, в атмосферу может попасть угарный газ и другие частицы, что может привести к большому загрязнению.
В чем разница между окислением и горением?
• Горение – это реакция окисления.
• Для горения обычным окислителем является кислород, но для протекания реакции окисления кислород не важен.
• При сгорании продуктами в основном являются вода и двуокись углерода, но при окислении продукт может варьироваться в зависимости от исходного материала. Однако они всегда будут иметь более высокую степень окисления, чем реагенты.
• В реакциях горения выделяется тепло и свет, и за счет энергии может совершаться работа. Но для реакций окисления это не всегда верно.
