Chemie

Oxidatie, reductie, oxidator, reductor

Blok 1: Definities en kenmerken van oxidatie en reductie

Definitie

Oxidatie is het proces waarbij het oxidatiegetal (OT) van een element in een chemische verbinding toeneemt. Dit houdt formeel in dat een atoom, ion of molecule elektronen afgeeft. In halfreacties wordt dit weergegeven als de overgang van een reductor naar zijn geoxideerde vorm met afgifte van elektronen.

Reductie daarentegen is het proces waarbij het oxidatiegetal afneemt: een element, ion of molecule neemt één of meerdere elektronen op. In halfreactienotatie stelt men dit voor als de overgang van een oxidator naar zijn gereduceerde vorm door opname van elektronen.

De reductans (ook wel: reductor) is de deeltje dat een andere stof reduceert en daarbij zelf wordt geoxideerd. De oxidans (ook: oxidator) is degene die een andere stof oxideert en daarbij zelf gereduceerd wordt.

Tabel ter directe vergelijking:

Proces

OT-verandering

Elektronoverdracht

Functie

Halfreactie-formule

Notatie

Oxidatie

Toename

Afgifte (e⁻-donatie)

Reductans (reductor); wordt zelf geoxideerd

Red → Ox + e⁻

OT↑; e⁻ af

Reductie

Afname

Opname (e⁻-acceptatie)

Oxidans (oxidator); wordt zelf gereduceerd

Ox + e⁻ → Red

OT↓; e⁻ op

Belangrijke concepten

  • Oxidatiegetal (OT): Geeft de formele lading aan die een atoom zou hebben als elektronen volledig aan het meest elektronegatieve atoom zouden toebehoren. Wijzigingen in OT zijn rechtstreeks gekoppeld aan chemische reacties van het type oxidatie-reductie.

  • Elektronoverdracht: Oxidatie betekent het volledig of gedeeltelijk afstaan van elektronen door een element of ion; reductie impliceert de opname ervan.

  • Reductans (reductor) versus oxidans (oxidator): - Een reductans moet intrinsiek in staat zijn elektronen af te staan – typische voorbeelden zijn metalen of anionen zoals sulfiet. - Een oxidans beschikt over een lege of onvolledige orbitaal waar elektronen kunnen worden opgenomen – denk aan halogenen of permanganaat.

  • Halfreacties: Alle redoxprocessen kunnen efficiënt geanalyseerd worden door uitschrijven van halfreacties. Hierin staat bij oxidatie de elektronen rechts (afgifte), en bij reductie staan de elektronen links (opname).

  • Oorzaak-gevolg-relatie: De termen “reductans” en “oxidans” verwijzen naar de functie: de reductans reduceert een andere stof, maar ondergaat zelf oxidatie; de oxidans oxideert een andere stof, maar ondergaat zelf reductie. Verwarring van deze rollen leidt vaak tot fouten in het logicagedeelte van reactievergelijkingen.

Formules en berekeningen

  • Oxidatie-halfreactie: Red → Ox + e⁻ Hierbij wordt de reductor (Red) omgezet in zijn geoxideerde vorm (Ox) onder afgifte van één of meer elektronen.

  • Reductie-halfreactie: Ox + e⁻ → Red Hierbij wordt de oxidator (Ox) omgezet in zijn gereduceerde vorm (Red) door opname van één of meerdere elektronen.

  • Oxidatiegetallen (OT): Bij elke redoxreactie worden de OT van de betrokken elementen bepaald voor en na reactie. De som van de OT-veranderingen moet in evenwicht zijn met het aantal overgedragen elektronen in het totaalproces.

Voorbeeld van een volledige redoxreactie (in halfreacties):

Zn→Zn2++2e−\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-

(oxidatie-halfreactie; Zn is reductor)

Cu2++2e−→Cu\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}

(reductie-halfreactie; Cu²⁺ is oxidator)

Praktijkvoorbeelden

Voorbeeld 1: Reactie tussen ijzer(II)ionen en dichromaationen in zuur milieu

De halfreacties worden als volgt opgesteld:

    Test je kennis met deze examenoefeningen

    Les 51 van 64