ออกซิเดชันกับการเผาไหม้
ปฏิกิริยาลดการเกิดออกซิเดชันเป็นปฏิกิริยาเคมีพื้นฐานที่เรามักพบเจอในชีวิต
ออกซิเดชัน
เดิมปฏิกิริยาออกซิเดชันถูกระบุว่าเป็นปฏิกิริยาที่ก๊าซออกซิเจนมีส่วนร่วม ที่นั่น ออกซิเจนรวมกับโมเลกุลอื่นเพื่อผลิตออกไซด์ ในปฏิกิริยานี้ ออกซิเจนจะลดลงและสารอื่นผ่านออกซิเดชัน ดังนั้น โดยพื้นฐานแล้ว ปฏิกิริยาออกซิเดชันคือการเพิ่มออกซิเจนให้กับสารอื่น ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาต่อไปนี้ ไฮโดรเจนจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ดังนั้น อะตอมของออกซิเจนจึงเติมลงในน้ำที่สร้างไฮโดรเจน
2H2 + O2 -> 2H2O
อีกวิธีหนึ่งในการอธิบายการเกิดออกซิเดชันคือการสูญเสียไฮโดรเจน มีบางครั้งที่ยากที่จะอธิบายการเกิดออกซิเดชันว่าเป็นการเพิ่มออกซิเจน ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาต่อไปนี้ ออกซิเจนได้เพิ่มเข้าไปในทั้งคาร์บอนและไฮโดรเจน แต่มีเพียงคาร์บอนเท่านั้นที่ผ่านการออกซิเดชัน ในกรณีนี้ สามารถอธิบายการเกิดออกซิเดชันได้โดยบอกว่าเป็นการสูญเสียไฮโดรเจน เนื่องจากไฮโดรเจนได้ขจัดออกจากมีเทนเมื่อผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนจึงมีการออกซิไดซ์
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H 2O
อีกวิธีหนึ่งในการอธิบายการเกิดออกซิเดชันคือการสูญเสียอิเล็กตรอน วิธีการนี้สามารถใช้เพื่ออธิบายปฏิกิริยาเคมี ซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นการก่อตัวของออกไซด์หรือการสูญเสียไฮโดรเจน ดังนั้น แม้เมื่อไม่มีออกซิเจน เราก็สามารถอธิบายการเกิดออกซิเดชันได้โดยใช้วิธีนี้ ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาต่อไปนี้ แมกนีเซียมได้แปลงเป็นไอออนของแมกนีเซียมเนื่องจากแมกนีเซียมสูญเสียอิเลคตรอนไป 2 ตัว จึงเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและก๊าซคลอรีนเป็นตัวออกซิไดซ์
Mg + Cl2 -> Mg2+ + 2Cl–
สถานะออกซิเดชันช่วยในการระบุอะตอมที่ได้รับการออกซิเดชัน ตามคำจำกัดความของ IUPAC สถานะออกซิเดชันคือ การวัดระดับการเกิดออกซิเดชันของอะตอมในสาร มันถูกกำหนดให้เป็นประจุที่อะตอมอาจจินตนาการได้” สถานะออกซิเดชันเป็นค่าจำนวนเต็ม และสามารถเป็นค่าบวก ค่าลบ หรือศูนย์ก็ได้ สถานะออกซิเดชันของอะตอมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามปฏิกิริยาเคมี หากสถานะออกซิเดชันเพิ่มขึ้น แสดงว่าอะตอมถูกออกซิไดซ์ เช่นเดียวกับปฏิกิริยาข้างต้น แมกนีเซียมมีสถานะออกซิเดชันเป็นศูนย์ และแมกนีเซียมไอออนมีสถานะออกซิเดชัน +2 เนื่องจากเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น แมกนีเซียมจึงถูกออกซิไดซ์
การเผาไหม้
การเผาไหม้หรือความร้อนคือปฏิกิริยาที่เกิดจากปฏิกิริยาคายความร้อนเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาขึ้น ควรมีเชื้อเพลิงและสารออกซิแดนท์อยู่ที่นั่น สารที่ผ่านการเผาไหม้เรียกว่าเชื้อเพลิง สารเหล่านี้อาจเป็นไฮโดรคาร์บอน เช่น น้ำมันเบนซิน ดีเซล มีเทน หรือก๊าซไฮโดรเจน เป็นต้น โดยปกติแล้วตัวออกซิไดซ์คือออกซิเจน แต่ก็มีสารออกซิไดซ์อื่นๆ เช่น ฟลูออรีนได้เช่นกัน ในปฏิกิริยา เชื้อเพลิงจะถูกออกซิไดซ์โดยตัวออกซิไดซ์ ดังนั้นนี่คือปฏิกิริยาออกซิเดชัน เมื่อใช้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน ผลิตภัณฑ์หลังการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์มักจะเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ อย่างไรก็ตาม หากการเผาไหม้ไม่เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ คาร์บอนมอนอกไซด์และอนุภาคอื่นๆ จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ และอาจทำให้เกิดมลภาวะได้มากมาย
ความแตกต่างระหว่างการเกิดออกซิเดชันและการเผาไหม้
• การเผาไหม้คือปฏิกิริยาออกซิเดชัน
• สำหรับการเผาไหม้ สารออกซิไดซ์ตามปกติคือออกซิเจน แต่สำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชัน ออกซิเจนไม่จำเป็น
• ในการเผาไหม้ ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ในการออกซิเดชัน ผลิตภัณฑ์อาจแตกต่างกันไปตามวัสดุเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม พวกมันจะมีสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่าตัวทำปฏิกิริยาเสมอ
• ในปฏิกิริยาการเผาไหม้ ความร้อนและแสงจะเกิดขึ้น และงานสามารถทำได้จากพลังงาน แต่สำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันนั้นไม่เป็นความจริงเสมอไป