Differenza tra ossidazione e riduzione

Differenza principale - Ossidazione vs Riduzione

Ossidazione e riduzione sono le due mezze reazioni delle reazioni redox. Una reazione redox è una reazione chimica che avviene attraverso lo scambio di elettroni tra gli atomi. La principale differenza tra ossidazione e riduzione è quella l'ossidazione è l'aumento dello stato di ossidazione di un atomo mentre la riduzione è la diminuzione dello stato di ossidazione di un atomo.

Aree chiave coperte

1. Cos'è l'ossidazione
      - Definizione, meccanismo, esempi
2. Cos'è la riduzione
      - Definizione, meccanismo, esempi
3. Qual è la differenza tra ossidazione e riduzione
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: ossidazione, stato di ossidazione, agente ossidante, reazione redox, agente riducente, riduzione

Cos'è l'ossidazione

l'ossidazione può essere definita come la perdita di elettroni da un atomo, una molecola o uno ione. Questa perdita di elettroni fa aumentare lo stato di ossidazione della specie chimica. Poiché una reazione di ossidazione libera elettroni, dovrebbe esserci una specie che accetta l'elettrone. Pertanto, la reazione di ossidazione è una mezza reazione di una reazione importante. L'ossidazione di una specie chimica è data come il cambiamento dei suoi stati di ossidazione. Stato di ossidazione è un numero con simbolo positivo (+) o negativo (-) che indica la perdita o il guadagno di elettroni da parte di un particolare atomo, molecola o ione.

In passato, il termine ossidazione aveva la definizione "l'aggiunta di ossigeno a un composto". Questo perché l'ossigeno era l'unico agente ossidante noto in quel momento. Tuttavia, questa definizione non è più precisa poiché ci sono molte più reazioni di ossidazione che si verificano in assenza di ossigeno. Ad esempio, la reazione tra Magnesio (Mg) e acido cloridrico (HCl) non comporta ossigeno, ma è una reazione redox che include l'ossidazione di Mg in Mg²⁺. L'esempio seguente mostra le reazioni di ossidazione e riduzione in una reazione redox.

Figura 01: Ossidazione di Mg mediante aggiunta di ossigeno a Mg. Due elettroni vengono rilasciati da Mg e un atomo di ossigeno ottiene due elettroni.

C'è un'altra definizione storica per l'ossidazione che coinvolge l'idrogeno. Questo è, l'ossidazione è il processo per perdere H⁺ ioni. Anche questo non è accurato perché ci sono molte reazioni che si verificano senza il rilascio di H⁺ ioni.

Figura 02: ossidazione del gruppo alcolico nel gruppo acido carbossilico

Un'ossidazione aumenta sempre lo stato di ossidazione di una specie chimica a causa della perdita di elettroni. Questa perdita di elettroni fa cambiare la carica di un atomo o di una molecola.

Meccanismo di ossidazione

L'ossidazione può avvenire in quattro modi diversi a seconda del cambiamento dello stato di ossidazione.

1. Da zero a stato di ossidazione positiva

Una molecola o un atomo che non ha carica elettrica (neutra) possono essere ossidati. L'ossidazione aumenta sempre lo stato di ossidazione. Pertanto, il nuovo stato di ossidazione dell'atomo sarebbe un valore positivo.

Figura 03: ossidazione di Fe (0) a Fe (+3)

2. Da stato di ossidazione negativo a positivo

Un atomo in uno stato di ossidazione negativo può essere ossidato in uno stato di ossidazione positivo.

Figura 04: L'ossidazione di S (-2) in S (+6) stato di ossidazione

3. Da negativo a zero stato di ossidazione

Figura 05: ossidazione di O (da -2) a O2 (0)

4. Aumento dello stato di ossidazione positiva

Questo tipo di reazioni di ossidazione è per lo più incluso con elementi di metallo di transizione poiché questi elementi metallici possono contenere diversi stati di ossidazione e mostrano fino a +7 stato di ossidazione a causa della presenza di orbitali.

Figura 06: L'ossidazione di Fe (+2) a Fe (+3)

Un atomo neutro è composto da protoni (caricati positivamente) nel nucleo ed elettroni (caricati negativamente) attorno al nucleo. La carica positiva del nucleo è bilanciata dalle cariche negative degli elettroni. Ma quando un elettrone viene rimosso da questo sistema, non c'è una carica negativa per neutralizzare la corrispondente carica positiva. Quindi l'atomo ottiene una carica positiva. Pertanto, l'ossidazione aumenta sempre le caratteristiche positive degli atomi.

Cos'è la riduzione

La riduzione può essere definita come il guadagno di elettroni da un atomo, una molecola o uno ione. Questo guadagno di elettroni fa diminuire lo stato di ossidazione delle specie chimiche perché la riduzione crea una carica elettrica extra negativa negli atomi. Per ottenere elettroni dall'esterno, dovrebbero esserci specie di donazione di elettroni. Pertanto, la riduzione è una reazione chimica che ha luogo durante le reazioni redox. La reazione di riduzione è una mezza reazione.

Meccanismo di riduzione

La riduzione può anche avvenire in quattro modi come segue.

1. Da zero a stato di ossidazione negativa

Ad esempio, nella formazione degli ossidi, lo stato di ossidazione di O₂ è zero e viene ridotto a -2 a causa dell'aggiunta di nuovi elettroni.

Figura 07: riduzione dell'ossigeno

2. Da stato di ossidazione positivo a negativo

Gli elementi che possono contenere stati di ossidazione positivi e negativi possono subire questo tipo di reazioni di riduzione.

Figura 08: riduzione di N (da +3) a N (-3)

3. Da positivo a zero stato di ossidazione

Figura 09: la riduzione di Ag+

4. Diminuzione dello stato di ossidazione negativa

Figura 10: riduzione di O (-2) a O (-1)

Generalmente, gli atomi di ossigeno nei composti hanno -2 stato di ossidazione. Ma nei perossidi ci sono due atomi di ossigeno legati l'uno all'altro. Entrambi gli atomi hanno la stessa elettronegatività. Pertanto, lo stato di ossidazione di entrambi gli atomi sarebbe -2. Quindi un atomo di ossigeno ha -1 stato di ossidazione.

Differenza tra ossidazione e riduzione

Definizione

Ossidazione: L'ossidazione può essere definita come la perdita di elettroni da un atomo, una molecola o uno ione.

Riduzione: La riduzione può essere definita come il guadagno di elettroni da un atomo, una molecola o uno ione.

Cambio di stato di ossidazione

Ossidazione: Lo stato di ossidazione aumenta nell'ossidazione.

Riduzione:  Lo stato di ossidazione diminuisce in riduzione.

Scambio di elettroni

Ossidazione: Le reazioni di ossidazione rilasciano elettroni all'ambiente circostante.

Riduzione: Le reazioni di riduzione ottengono elettroni dall'ambiente circostante.

Cambio di carica elettrica

Ossidazione: L'ossidazione causa l'aumento della carica positiva di una specie chimica.

Riduzione: La riduzione causa l'aumento della carica negativa di una specie chimica.

Specie chimiche coinvolte

Ossidazione: L'ossidazione si verifica in agenti riducenti.

Riduzione: La riduzione si verifica in agenti ossidanti.

Conclusione

Ossidazione e riduzione sono le due mezze reazioni delle reazioni redox. La principale differenza tra ossidazione e riduzione è che l'ossidazione è l'aumento dello stato di ossidazione di un atomo mentre la riduzione è la diminuzione dello stato di ossidazione di un atomo.

Riferimenti:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Che cos'è la riduzione in chimica?" ThoughtCo. N., n. Web. Disponibile qui. 06 luglio 2017. 
2. "Cos'è l'ossidazione." Study.com. Study.com, n.d. Web. Disponibile qui. 06 luglio 2017.