Vad det är
Oxidation är att ett ämne avger elektroner och reduktion är att ett ämne tar upp elektroner. Elektroner försvinner inte, så när ett ämne oxideras reduceras ett annat: tillsammans kallas det en redoxreaktion. Ämnet som oxideras är reduktionsmedel (det ger elektronerna) och ämnet som reduceras är oxidationsmedel.
För att se vad som händer ger man varje atom ett oxidationstal, den laddning atomen skulle ha om bindningselektronerna räknades till den mest elektronegativa atomen. Ett grundämne har oxidationstal 0, en enkel jon sin laddning och O är oftast −2. Oxideras en atom ökar dess oxidationstal; reduceras den minskar det.
Exempel på redox
- Zink och kopparjoner. Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu. Zn går från 0 till +2 (avger 2 e⁻, oxideras) och Cu går från +2 till 0 (tar upp 2 e⁻, reduceras). Reaktionen kan delas i två halvreaktioner. Ur spänningsserien är E° = 0,3419 V för Cu²⁺/Cu och −0,7618 V för Zn²⁺/Zn, så cellen ger 0,3419 − (−0,7618) = 1,1037 V.
- Magnesium som brinner. 2 Mg + O₂ → 2 MgO. Varje Mg går från 0 till +2 (4 e⁻ avges totalt) och O₂ tar upp lika många när O går från 0 till −2.
- Rost. 4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃. Fe går från 0 till +3 (12 e⁻ avges totalt) och syret tar upp 12 e⁻.
- Förbränning av metan. CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. C går från −4 till +4 (avger 8 e⁻), O från 0 till −2.
Inte redox
- Neutralisation. HCl + NaOH → NaCl + H₂O. H är +1, Cl −1, Na +1 och O −2 både före och efter: ingen atom ändrar oxidationstal.
- Fällning. Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl. Ag är +1 och Cl −1 före och efter.
- Sönderdelning av kalksten. CaCO₃ → CaO + CO₂. Ca är +2, C +4 och O −2 hela tiden.
Varför det spelar roll
Redox är kemin bakom batterier, korrosion, förbränning, fotosyntes och cellandning. Kemikursernas redoxreaktioner kopplas till elektrokemi: varje galvanisk cell är en redoxreaktion där elektronerna tvingas gå genom en yttre krets.
- Cellspänningen räknas ur spänningsserien, och Nernsts ekvation korrigerar den för koncentrationer.
- Faradays lag kopplar laddning till substansmängd vid en elektrod, och sönderdelningsspänningen säger hur mycket spänning en elektrolys kräver.
- Reaktionsformelbalanseraren balanserar atomerna i en reaktionsformel som Zn + CuSO4. Joner och laddning hanterar den inte än, så halvreaktioner balanseras för hand.
- Joner: jon.
Vanliga missuppfattningar
- “Oxidation betyder att syre tas upp.” Det var ordets ursprung, men i dag räknas det som oxidation när ett ämne avger elektroner, med eller utan syre. Mg som reagerar med Cl₂ oxideras också.
- “Oxidationsmedlet oxideras.” Det är tvärtom: oxidationsmedlet reduceras, för det är det som tar upp elektronerna från det andra ämnet.
- “Reduktion betyder att något blir mindre.” Det betyder att elektroner tas upp, så oxidationstalet blir lägre.
- “Det kan finnas oxidation utan reduktion.” Elektronerna måste någonstans, så de två hör ihop.
Vanliga frågor
Hur ser jag vilket ämne som oxideras?
Skriv oxidationstal för atomerna före och efter reaktionen. Den atom vars tal ökar oxideras, den vars tal
minskar reduceras. I Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu ökar Zn från 0 till +2.
Är alla reaktioner redoxreaktioner?
Nej. Syrabasreaktioner, fällningsreaktioner och sönderdelning av kalksten ändrar inga oxidationstal och är
inte redox.
Varför delar man upp redox i halvreaktioner?
Då ser man vilka elektroner som avges och tas upp och kan balansera dem så att de försvinner ur den
sammanlagda reaktionen. Det är också så en galvanisk cell är uppbyggd: en halvreaktion vid varje elektrod.