Οξειδοαναγωγή: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
μΧωρίς σύνοψη επεξεργασίας |
μΧωρίς σύνοψη επεξεργασίας |
||
Γραμμή 1:
Ο όρος '''οξειδοαναγωγή''' περιγράφει όλες τις χημικές αντιδράσεις κατά τις οποίες τα άτομα των στοιχείων που συμμετέχουν αλλάζουν [[αριθμός οξείδωσης|αριθμό οξείδωσης]]. Η διαδικασία της οξειδοαναγωγής μπορεί να γίνεται σχετικά απλά και γρήγορα, όπως η οξείδωση του άνθρακα από το οξυγόνο προς διοξείδιο του άνθρακα, ή μπορεί να είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, όπως η οξείδωση της γλυκόζης στους οργανισμούς, η οποία επιτυγχάνεται μέσω πολύπλοκων διεργασιών μεταφοράς ηλεκτρονίων.
==
Η εξερεύνηση της φύσης του φαινομένου της οξείδωσης ξεκίνησε γύρω στο 1718, όταν ο Γερμανός χημικός Σταλ (Georg Ernst Stahl) διατύπωσε την άποψη ότι ο σχηματισμός των [[μέταλλο|μετάλλων]] από τα [[οξείδιο|οξείδιά]] τους, κατά τη θέρμανσή τους με [[άνθρακας|άνθρακα]], οφείλεται στην απορρόφηση μιας ουσίας την οποία ονόμασε "[[φλογιστόν]]". Αντίθετα, η θέρμανση των μετάλλων στον [[αέρας|αέρα]] που οδηγεί στο σχηματισμό οξειδίων συνοδεύεται από ελευθέρωση του φλογιστού. Το φλογιστόν, ανάλογα με το χημικό φαινόμενο, μπορούσε να έχει ή να μην έχει βάρος ή ακόμα να έχει "αρνητικό βάρος". Η θεωρία του φλογιστού απέκτησε πολλούς και φανατικούς οπαδούς.
Το 1772, ο θεμελιωτής της σύγχρονης χημείας [[Λαβουαζιέ]] (Antoine Lavoisier) υποστήριξε ότι η αύξηση του βάρους των μετάλλων κατά τη θέρμανσή τους, οφείλεται στην πρόσληψη [[οξυγόνο|οξυγόνου]] από την ατμόσφαιρα και όχι φλογιστού. Ο σχηματισμός των μετάλλων από τα οξείδιά τους αντιστοιχεί σε απώλεια οξυγόνου. Οι απόψεις του Lavoisier δεν έγιναν δεκτές αρχικά από τους περισσότερους Γάλλους επιστήμονες της εποχής γιατί αυτοί ήταν φανατικοί υποστηρικτές της θεωρίας του φλογιστού.
Σε όλη τη διάρκεια του 19<sup>ου</sup> αιώνα, ως οξείδωση θεωρούνταν η πρόσληψη [[οξυγόνο|οξυγόνου]] από μια ουσία. Έτσι, η ένωση ενός [[χημικό στοιχείο|στοιχείου]] με το οξυγόνο χαρακτηρίζονταν ως οξείδωση π.χ. Mg + 1/2O<sub>2</sub> → MgO ή C + O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub>. Στις αντιδράσεις αυτές το οξυγόνο χαρακτηρίστηκε ως [[οξειδωτικό μέσο]] επειδή ενώνονταν με το [[μαγνήσιο]] (Mg) και τον άνθρακα (C).<br />
[[Αναγωγή]] ήταν η αφαίρεση οξυγόνου. Έτσι στην αντίδραση Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3H<sub>2</sub> → 2Fe + 3H<sub>2</sub>O, αφαιρείται οξυγόνο από το οξείδιο του σιδήρου (ΙΙΙ) (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>). Το υδρογόνο (Η<sub>2</sub>) των αντιδρώντων χαρακτηρίστηκε ως [[αναγωγικό μέσο]]. <br />
Γραμμή 12 ⟶ 13 :
Λίγο αργότερα, ο όρος οξείδωση χρησιμοποιήθηκε και για την αφαίρεση υδρογόνου ([[αφυδρογόνωση]]) από μία ένωση π.χ. [[μεθανόλη|CH<sub>3</sub>OH]] → [[φορμαλδεΰδη|HCHO]] + H<sub>2</sub>. Αντίστοιχα η πρόσληψη [[υδρογόνο|υδρογόνου]] ([[υδρογόνωση]]) από μία ουσία χαρακτηρίστηκε ως αναγωγή π.χ. H<sub>2</sub> + Cl<sub>2</sub> → 2HCl.
Μετά την ανακάλυψη της ηλεκτρονικής δομής των [[άτομο|ατόμων]], διαπιστώθηκε ότι γενικά οι αντιδράσεις των μετάλλων με τα [[αμέταλλο|αμέταλλα]] γίνονται με τον ίδιο μηχανισμό που πραγματοποιούνται οι αντιδράσεις του οξυγόνου με τα μέταλλα.<br />
Έτσι, και στις δύο αντιδράσεις Ca + 1/2O<sub>2</sub> ⟶ CaO (1) και Ca + Cl<sub>2</sub> ⟶ CaCl<sub>2</sub> (2) το άτομο Ca αποβάλλει 2 [[ηλεκτρόνιο|ηλεκτρόνια]] από την εξωτερική του στιβάδα μετατρεπόμενο έτσι σε [[ιόν|κατιόν]] Ca<sup>2+</sup> : Ca ⟶ Ca<sup>2+</sup> + 2e.
Γραμμή 42 ⟶ 43 :
Ca + Cl<sub>2</sub> ⟶ CaCl<sub>2</sub> (αντίδραση οξειδοαναγωγής)
</div>
Παρόλο που οι ορισμοί αυτοί πλεονεκτούν σαφώς έναντι εκείνων του 19<sup>ου</sup> αιώνα, έχουν και τα εξής πολύ σοβαρά μειονεκτήματα
[[File:Redox reaction.png|right|250px|thumb|<div style='text-align: center;'>
Γραμμή 51 ⟶ 52 :
* Αποδεικνύονται ανεπαρκείς για το σχηματισμό [[ομοιοπολικός δεσμός|ομοιοπολικών ενώσεων]] (π.χ. C + O<sub>2</sub> ⟶ CO<sub>2</sub>) στις οποίες δεν παρατηρείται μετακίνηση αλλά αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων. Αν όμως η ομοιοπολική ένωση έχει έντονο ετεροπολικό χαρακτήρα, τότε οι παραπάνω ορισμοί είναι ικανοποιητικοί. Παράδειγμα αποτελεί το πολικό μόριο HF (διπλανή εικόνα) που έχει 43 % ετεροπολικό χαρακτήρα και 57 % ομοιοπολικό λόγω μεγάλης [[διπολική ροπή|διπολικής ροπής]] (1,91 D).
==
Για να συμπεριληφθούν όλα τα παρόμοια φαινόμενα (και στις ετεροπολικές και στις ομοιοπολικές ενώσεις), δημιουργήθηκε η ανάγκη να οριστούν τα φαινόμενα οξείδωσης κι αναγωγής πάνω σε νέα βάση.
Γραμμή 61 ⟶ 62 :
<big>'''Οξείδωση ονομάζεται το φαινόμενο της αλγεβρικής αύξησης του αριθμού οξείδωσης ενός ατόμου ή ιόντος και αναγωγή το φαινόμενο της αλγεβρικής ελάττωσης του αριθμού οξείδωσης ενός ατόμου ή ιόντος.'''</big>
[[Αρχείο:Redox.png|center|700px]]
Δεν έχει σημασία αν οι μεταβολές αυτές του α.ο. προκαλούνται από τη μεταβίβαση ή την αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων.<br />
Γραμμή 75 ⟶ 74 :
[[Αρχείο:MgCl2 redox.png|center|550px]]
==
Oι αντιδράσεις στις οποίες παρατηρείται το φαινόμενο της οξειδοαναγωγής ονομάζονται ''οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις'' και ταξινομούνται σε διάφορες κατηγορίες όπως [[αντιδράσεις σύνθεσης]], [[αντιδράσεις αποσύνθεσης]], [[αντιδράσεις απλής αντικατάστασης]] κ.λ.π. Για το σημαντικό ρόλο των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων στη ζωή μας αρκεί να αναφέρουμε ότι οι βασικές βιολογικές αντιδράσεις καθώς και οι αντιδράσεις καύσης που αποτελούν την κύρια πηγή ενέργειας, είναι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Αλλά εκτός απ' αυτές, πολυάριθμες αντιδράσεις οξειδοαναγωγής έχουν μεγάλη σημασία στην τεχνολογία για την παραγωγή χρήσιμων προϊόντων, ενώ άλλες έχουν ιδιαίτερη περιβαλλοντική σημασία.
Γραμμή 86 ⟶ 85 :
# [[Αντιδράσεις αυτοξειδοαναγωγής]]
==
Ο ρόλος των οξειδοαναγωγικών φαινομένων στη ζωή είναι θεμελιώδης. Όλες οι βασικές βιολογικές αντιδράσεις (συμπεριλαμβανομένων των καύσεων) που γίνονται μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς είναι οξειδοαναγωγικές.
=== Ο μεταβολισμός στους ζωικούς οργανισμούς ===
Ο [[μεταβολισμός]] είναι μία σύνθετη λειτουργία κάθε ζωντανού οργανισμού με την οποία αυτός ανταλλάσσει [[ύλη]] και [[ενέργεια]] με το [[περιβάλλον]] του. Περιλαμβάνει αντιδράσεις "καταβολικές" κατά τις οποίες γίνεται διάσπαση ουσιών και ελευθέρωση ενέργειας και αντιδράσεις "αναβολικές" κατά τις οποίες γίνεται σύνθεση ενώσεων από άλλες με κατανάλωση ενέργειας. Η απαραίτητη ενέργεια προέρχεται από την αναπνοή των κυττάρων και στη συνέχεια με την καύση, παρουσία βιολογικών [[κατάλυση|καταλυτών]] ([[ένζυμο|ένζυμα]]), ουσιών όπως η γλυκόζη (C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>)
=== Φωτοσύνθεση ===
Γραμμή 131 ⟶ 128 :
=== Διάβρωση των μετάλλων ===
[[File:Mnt ubt DE5p.jpeg|thumb|200px|right|<div style='text-align: center;'>
Διάβρωση μετάλλου</div>]]
Γραμμή 153 ⟶ 149 :
=== Επεξεργασία αποβλήτων ===
[[Αρχείο:Compost Heap.jpg|thumb|300px|Κομποστοποίηση]]
Γραμμή 159 ⟶ 154 :
* [[Οργανικές ενώσεις]] όπως [[φαινόλη|φαινόλες]], [[ινδόλη|ινδόλες]], ζιζανιοκτόνα, χλωριωµένοι διαλύτες, πολυκυκλικοί αρωµατικοί υδρογονάνθρακες (PAHs), [[βενζόλιο]] και [[τολουόλιο]].
* Ανόργανες ενώσεις όπως θειούχα ιόντα, [[αµµωνία]], κυανιούχα, βαρέα µέταλλα.
Οξειδωτικά µέσα που χρησιµοποιούνται µε επιτυχία είναι
* Αέριο [[χλώριο]] και υποχλωριώδη άλατα,
* Υπεροξείδιο του υδρογόνου,
Γραμμή 186 ⟶ 181 :
* Πολλές οργανικές συνθέσεις είναι δυνατόν να παραχθούν οικονομικά με τη χρήσιμοποίηση ηλεκτροχημικών μεθόδων όπως π.χ. η παραγωγή αδιπονιτριλίου που είναι η πρώτη ύλη για την παρασκευή του [[νάϋλον|nylon]].
* [[Αριθμός οξείδωσης]]▼
* [[Κανονικό δυναμικό οξειδοαναγωγής]]▼
== Σημειώσεις ==
{{παραπομπές}}
==
# Γεωργάτσος Ι. Ε. "Βιοχημεία, Τόμος Α', Δομή μακρομορίων-Ένζυμα-Βιολογικές Οξειδώσεις", Θεσσαλονίκη 1985.
# Γιαννακουδάκης Δ. Α. "Φυσική Χημεία Ιονικών και Ηλεκτροδιακών Δράσεων", Θεσσαλονίκη 1986.
Γραμμή 204 ⟶ 206 :
# [http://en.wikipedia.org/wiki/Redox "Oξειδοαναγωγή" από τη Wikipedia]
# [http://en.wikipedia.org/wiki/Electrochemistry "Ηλεκτροχημεία" από τη Wikipedia]
▲= <small><small>'''Δείτε επίσης'''</small></small> =
▲* [[Αριθμός οξείδωσης]]
▲* [[Οξειδοαναγωγικά σώματα]]<br />
▲* [[Οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις]]<br />
▲* [[Αυτοξειδοαναγωγή]]<br />
▲* [[Κανονικό δυναμικό οξειδοαναγωγής]]
[[Κατηγορία:Χημικές αντιδράσεις]]
| |||