Dos tipos clave de reacciones químicas son la oxidación y la reducción. La oxidación no necesariamente tiene nada que ver con el oxígeno. Esto es lo que significa y cómo se relaciona con la reducción.
Conclusiones clave: oxidación en química
- La oxidación ocurre cuando un átomo, molécula o ion pierde uno o más electrones en una reacción química.
- Cuando ocurre la oxidación, aumenta el estado de oxidación de la especie química.
- ¡La oxidación no implica necesariamente oxígeno! Originalmente, el término se usaba cuando el oxígeno causaba la pérdida de electrones en una reacción. La definición moderna es más general.
Definición de oxidación
La oxidación es la pérdida de electrones durante una reacción de un molécula, átomo o ion.
La oxidación ocurre cuando el estado de oxidación de una molécula, átomo o ion se incrementa. El proceso opuesto se llama reducción, que ocurre cuando hay una ganancia de electrones o disminuye el estado de oxidación de un átomo, molécula o ion.
Un ejemplo de reacción es la que se produce entre hidrógeno y gas flúor para formar ácido fluorhídrico:
H2 + F2 → 2 HF
En esta reacción, el hidrógeno se oxida y el flúor se reduce. La reacción puede entenderse mejor si se escribe en términos de dos medias reacciones.
H2 → 2 H+ + 2 e-
F2 + 2 e- → 2 F-
¡Tenga en cuenta que no hay oxígeno en ninguna parte en esta reacción!
Definición histórica de oxidación que involucra oxígeno
Un significado antiguo de oxidación era cuando oxígeno fue agregado a un compuesto. Esto fue porque el oxígeno gaseoso (O2) fue el primer agente oxidante conocido. Si bien la adición de oxígeno a un compuesto generalmente cumple con los criterios de pérdida de electrones y un aumento en el estado de oxidación, la definición de oxidación se amplió para incluir otros tipos de químicos reacciones
Un ejemplo clásico de la antigua definición de oxidación es cuando el hierro se combina con el oxígeno para formar oxido de hierro u óxido Se dice que el hierro se ha oxidado en óxido. La reacción química es:
2 Fe + O2 → Fe2O3
El metal de hierro se oxida para formar el óxido de hierro conocido como óxido.
Las reacciones electroquímicas son excelentes ejemplos de reacciones de oxidación. Cuando se coloca un cable de cobre en una solución que contiene iones de plata, los electrones se transfieren del metal de cobre a los iones de plata. El metal de cobre se oxida. Los bigotes de metal plateado crecen en el alambre de cobre, mientras que los iones de cobre se liberan en la solución.
Cu (s) + 2 Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2 Ag (s)
Otro ejemplo de oxidación donde un elemento se combina con oxígeno es la reacción entre el magnesio metálico y el oxígeno para formar óxido de magnesio. Muchos metales se oxidan, por lo que es útil reconocer la forma de la ecuación:
2 Mg (s) + O2 (g) → 2 MgO (s)
La oxidación y la reducción ocurren juntas (reacciones redox)
Una vez que se descubrió el electrón y se pudieron explicar las reacciones químicas, los científicos se dieron cuenta de la oxidación y la reducción ocurre en conjunto, con una especie perdiendo electrones (oxidados) y otra ganando electrones (reducido). Un tipo de reacción química en la que ocurre la oxidación y la reducción se llama reacción redox, que significa reducción-oxidación.
La oxidación de un metal por el oxígeno gaseoso podría explicarse como el átomo metálico que pierde electrones para formar el catión (que se oxida) con la molécula de oxígeno que gana electrones para formar aniones de oxígeno. En el caso del magnesio, por ejemplo, la reacción podría reescribirse como:
2 Mg + O2 → 2 [Mg2+] [O2-]
compuesto por las siguientes semirreacciones:
Mg → Mg2+ + 2 e-
O2 + 4 e- → 2 O2-
Definición histórica de oxidación que involucra hidrógeno
La oxidación en la que participa el oxígeno sigue siendo oxidación según la definición moderna del término. Sin embargo, hay otra definición antigua que involucra el hidrógeno que se puede encontrar en los textos de química orgánica. Esta definición es lo opuesto a la definición de oxígeno, por lo que puede causar confusión. Aún así, es bueno estar al tanto. Según esta definición, la oxidación es la pérdida de hidrógeno, mientras que la reducción es la ganancia de hidrógeno.
Por ejemplo, según esta definición, cuando el etanol se oxida en etanal:
CH3CH2OH → CH3CHO
El etanol se considera oxidado porque pierde hidrógeno. Al invertir la ecuación, el etanal se puede reducir al agregarle hidrógeno para formar etanol.
Uso de OIL RIG para recordar la oxidación y la reducción
Entonces, recuerde que la definición moderna de oxidación y reducción concierne a los electrones (no al oxígeno ni al hidrógeno). Una forma de recordar qué especies se oxidan y cuáles se reducen es usar OIL RIG. OIG RIG significa oxidación es pérdida, reducción es ganancia.
Fuentes
- Haustein, Catherine Hinga (2014). K. Lee Lerner y Brenda Wilmoth Lerner (eds.). Reacción de oxidación-reducción. La Enciclopedia Gale de la Ciencia (5ª ed.). Farmington Hills, MI: Grupo Gale.
- Hudlický, Miloš (1990). Oxidaciones en Química Orgánica. Washington, D.C.: American Chemical Society. pag. 456. ISBN 978-0-8412-1780-5.