Oxi hóa khử là gì? Các công bố khoa học về Oxi hóa khử

Oxi hóa khử là một quá trình chuyển đổi của các chất trong đó một chất bị mất electron (oxi hóa) và chất khác nhận electron (khử). Oxi hóa là quá trình mất electron, trong khi khử là quá trình nhận electron. Hai quá trình này luôn diễn ra cùng nhau và tạo thành một cặp oxi hóa - khử. Quá trình oxi hóa khử rất quan trọng trong các phản ứng hóa học, trong tự nhiên và trong công nghệ. Nó có thể sử dụng để khử chất gây ô nhiễm, tạo ra điện năng trong pin và nhiều ứng dụng khác.
Quá trình oxi hóa khử xảy ra khi có sự chuyển đổi của electron giữa các nguyên tử, ion hoặc phân tử trong một phản ứng hóa học. Theo đó:

- Oxi hóa: Là quá trình mất electron. Chất bị oxi hóa được gọi là chất oxi hóa. Trong quá trình oxi hóa, nguyên tử hay ion mất đi electron, điện tích của chúng tăng lên. Đánh dấu quá trình oxi hóa bằng kí hiệu "→".

Ví dụ: Trong phản ứng oxi hóa của kim loại như sắt (Fe), nguyên tử sắt mất đi 2 electron để trở thành ion Fe2+, do đó, Fe → Fe2+ là quá trình oxi hóa của sắt.

- Khử: Là quá trình nhận electron. Chất khử là chất có khả năng nhận electron từ một chất khác. Trong quá trình khử, nguyên tử hay ion nhận thêm electron, điện tích của chúng giảm đi. Đánh dấu quá trình khử bằng kí hiệu "←".

Ví dụ: Trong quá trình khử của ion Cl-, ion này nhận một electron để tạo thành phân tử clo (Cl2), do đó, Cl- ← Cl2 là quá trình khử của ion clo.

Cặp oxi hóa - khử trong một phản ứng thường xảy ra cùng nhau và tương tự với nhau về mức độ. Theo đó, electron bị mất từ chất bị oxi hóa được chuyển đến chất khử. Vì vậy, cặp oxi hóa - khử thường được viết dưới dạng cặp oxi hóa/khử.

Ví dụ: Trong phản ứng oxi hóa khử giữa Fe và Cl-, Fe bị oxi hóa thành Fe2+ (Fe → Fe2+) và Cl- bị khử thành Cl2 (Cl- ← Cl2). Vì vậy, cặp oxi hóa/khử của phản ứng này là Fe/Fe2+ và Cl-/Cl2.
Trong quá trình oxi hóa, chất bị oxi hóa mất electron và tăng số oxy hóa (số oxi hóa) của nguyên tử hoặc ion đó. Số oxi hóa là một chỉ số cho biết mức độ oxi hóa của nguyên tử, ion hoặc phân tử. Ví dụ, trong phản ứng oxi hóa sau:

2Mg + O2 → 2MgO

Mg (ở dạng nguyên tử) oxi hóa thành Mg2+ (ở dạng ion) trong hợp chất MgO. Trong phản ứng này, số oxi hóa của Mg tăng từ 0 (trong Mg nguyên tử) lên +2 (trong ion Mg2+), do đó Mg bị oxi hóa.

Trong quá trình khử, chất khử nhận electron và giảm số mút khử (số khử) của nguyên tử, ion hoặc phân tử đó. Số khử là một chỉ số cho biết mức độ khử của nguyên tử, ion hoặc phân tử. Ví dụ, trong phản ứng khử sau:

Cl2 + 2e- → 2Cl-

Mỗi phân tử clo (Cl2) nhận hai electron để hình thành hai ion clo (Cl-). Trong phản ứng này, số oxi hóa của Cl giảm từ 0 (trong Cl2) xuống -1 (trong ion Cl-), do đó Cl bị khử.

Quá trình oxi hóa khử có thể xảy ra trong cùng một phản ứng hoặc trong hai phản ứng riêng biệt, tùy thuộc vào tính chất và sự tương tác giữa các chất tham gia. Quá trình oxi hóa khử cũng có thể được sử dụng trong các quy trình công nghệ, như trong việc cải thiện chất lượng nước, sản xuất điện, khử ô nhiễm môi trường và nhiều ứng dụng khác.