אנו מסבירים מהו חמצון וכיצד הוא מתרחש. כמו כן, סוגי החמצון, מספר החמצון והפחתה.
מהו חמצון?
זה נקרא בדרך כלל חמצון ל תגובה כימית שבו חמצן מתחבר עם אחרים חומרים, יוצרות מולקולות הנקראות תחמוצות. זה נפוץ במיוחד בעולם המתכות, אם כי בשום אופן לא בלעדי להן. בכימיה חמצון נקרא התופעה הכימית שבה א אָטוֹם, מולקולה אוֹ יוֹן מאבד אלקטרוני אחד או יותר, ובכך מגדיל את המטען החיובי שלו.
מכיוון שחמצן הוא יסוד המקבל בדרך כלל את האלקטרונים הללו, סוג זה של תגובה נקרא תגובות הפחתה-חמצון, תגובות הפחתה של תחמוצת או תגובות חיזור, אך חשוב גם להבהיר שייתכנו תגובות חיזור בהן חמצן אינו משתתף. קחו בחשבון שהשם חמצן מגיע מיוונית אוקסיס, "חומצה"; י גנוס, "מפיק": כלומר, חמצן נקרא כך מכיוון שהוא משחית את מתכות, בדיוק כפי שהוא עושה חוּמצָה.
רוב מקרי החמצון כוללים חמצן, אך הוא יכול להתרחש גם בהיעדרו. ובאופן דומה, חמצון והפחתה מתרחשים תמיד ביחד ובו-זמנית.
שני יסודות המחליפים אלקטרונים תמיד משתתפים בהם:
- חומר החמצון. זה היסוד הכימי שלוכד את אלקטרונים מועבר, כלומר, הוא מקבל אותם ומגדיל את המטען השלילי שלו. זה נקרא בעל מצב חמצון נמוך יותר, או במילים אחרות, להיות מופחת.
- הגורם המצמצם. האם הוא יסוד כימי שמוותר או מאבד את האלקטרונים המועברים, ומגדיל את המטען החיובי שלהם. זה נקרא בעל מצב חמצון גבוה יותר, או במילים אחרות, להיות מחומצן.
אז: חומר המחמצן מופחת על ידי הגורם המחמצן, בעוד החומר המחמצן מחומצן על ידי חומר המחמצן. לפיכך, אנחנו חייבים לחמצן זה לאבד אלקטרונים, בזמן לצמצם זה לצבור אלקטרונים.
תהליכים אלו נפוצים ויומיומיים, למעשה הם חיוניים עבור חַיִים: ה יצורים חיים השגנו אנרגיה כימית הודות לתגובות דומות, כמו חמצון של גלוקוז.
סוגי חמצון
ישנם שני סוגים ידועים של חמצון:
- חמצון איטי. הוא מיוצר על ידי החמצן הכלול ב אוויר או ב מים, זה שגורם למתכות לאבד את הברק ולסבול קורוזיה להיחשף לזמן ארוך מדי סביבה.
- חמצון מהיר. זה מתרחש בתגובות כימיות אלימות כגון שְׂרֵפָה, בדרך כלל אקסותרמית (הם משחררים אנרגיה בצורה של חוֹם), ומיוצר בעיקר ביסודות אורגניים (המכילים פחמן ומימן).
מספר חמצון
ליסודות כימיים יש מספר חמצון, המייצג את מספר האלקטרונים שהיסוד הזה מכניס למשחק כאשר הוא מגיע לשיוך עם אחרים ליצירת תרכובת נתונה.
מספר זה הוא כמעט תמיד מספר שלם, ויכול להיות חיובי או שלילי, תלוי אם האלמנט המדובר מאבד או צובר אלקטרונים במהלך התגובה, בהתאמה.
לדוגמה: יסוד עם מספר חמצון +1 נוטה לאבד אלקטרון כשהוא מגיב עם אחרים, בעוד אחד עם מספר -1 נוטה לצבור אלקטרון כשהוא מגיב עם אחרים ליצירת תרכובת. למספרי החמצון הללו יכולים להיות ערכים גבוהים כמו אלקטרונים המעורבים ב תהליך, ובמקרים מסוימים הם בדרך כלל תלויים באילו אלמנטים הם מגיבים.
ליסודות חופשיים, כלומר, שאינם משולבים עם אחרים, יש מספר חמצון 0. מצד שני, כמה דוגמאות למספרי חמצון הם:
מספר החמצון של חמצן הוא -2 (O-2), למעט פרוקסידים שיש להם -1 (O2-2) וסופראוקסידים שיש להם -½ (O2–).
מספר החמצון של יסודות מתכתיים חיובי. לדוגמה: יון נתרן (Na +), יון מגנזיום (Mg2 +), יוני ברזל (Fe2 +, Fe3 +)
מספר החמצון של מימן הוא +1 (H +), למעט הידידים של מתכת שיש להם -1 (H–).
חמצון והפחתה
חמצון והפחתה הם תהליכים הפוכים ומשלימים, המתרחשים תמיד באותו הזמן. בראשון, אלקטרונים אובדים ובשני הם מתקבלים, ובכך משתנים מטענים חשמליים של האלמנטים.
תגובות אלו משמשות לעתים קרובות בתהליכים תעשייתיים ומתכותיים, למשל, להפחתת מינרלים בהשגת יסודות מתכתיים טהורים כגון ברזל או אלומיניום; או בשריפה של חומרים אורגניים, כמו במפעלי ייצור חשמל או אפילו במנועי סילון.