Ero sivun ”Hapetus-pelkistysreaktio” versioiden välillä

[katsottu versio][katsottu versio]
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
p Botti lisäsi luokkaan Seulonnan_keskeiset_artikkelit
Epiq (keskustelu | muokkaukset)
yhdistetään pyynnöstä hapetus ja pelkistys tänne, varmaan voidaan toistaiseksi käsitellä samalla sivulla (monessa wikissä omat artikkelit aiheista hapetin ja pelkistin)
Rivi 1:
'''Hapetus-pelkistysreaktio''' (''redox-reaktio'') on [[kemiallinen reaktio]], jossa yksi tai useampi [[elektroni]] siirtyy kokonaan tai osittain atomilta toiselle. Tällaisessa reaktiossa toinen reaktion osapuolista, elektroneja luovuttava aine, [[hapetus|''hapettuu]]'' ja toinen, elektroneja vastaanottava aine, [[pelkistys|''pelkistyy]]''. Hapettuvaa ainetta kutsutaan [[pelkistin|pelkistimeksi]], koska se pelkistää toisen aineen, ja pelkistyvää ainetta [[hapetin|hapettimeksi]], koska se vastaavasti hapettaa toisen aineen.
{{Yhdistettävä|Hapetus}}
{{Yhdistettävä|Pelkistys}}
'''Hapetus-pelkistysreaktio''' (''redox-reaktio'') on [[kemiallinen reaktio]], jossa yksi tai useampi [[elektroni]] siirtyy kokonaan tai osittain atomilta toiselle. Tällaisessa reaktiossa toinen reaktion osapuolista, elektroneja luovuttava aine, [[hapetus|hapettuu]] ja toinen, elektroneja vastaanottava aine, [[pelkistys|pelkistyy]]. Hapettuvaa ainetta kutsutaan pelkistimeksi, koska se pelkistää toisen aineen, ja pelkistyvää ainetta hapettimeksi, koska se vastaavasti hapettaa toisen aineen.
 
[[Hapetusluku]] ilmaisee, kuinka monta elektronia atomia on luovuttanut tai vastaanottanut jonkin [[yhdiste]]en syntyessä alkuaineistaan. Jos alkuaine on tällöin vastaanottanut elektroneja, hapetusluku on negatiivinen.
 
== Hapetus ==
Hapetus eli hapettuminen on kemiallinen reaktio, jossa aineen [[hapetusluku]] kasvaa. Hapettuva aine luovuttaa muodollisesti [[elektroni|elektroneja]] pelkistyvälle aineelle.
 
Esimerkiksi [[lyijy]](II)ioni voi hapettua lyijy(IV)ioniksi: Pb<sup>2+</sup> → Pb<sup>4+</sup> + 2e<sup>&minus;</sup>. Lyijyn hapetusluku kasvaa II:sta IV:ksi.
 
Hapetus tapahtuu aina samanaikaisesti jonkin toisen aineen pelkistyksen kanssa. Hapettuva aine on toisaalta ''pelkistin'' ja pelkistyvä aine ''hapetin''. Voimakkaita hapettimia ovat muun muassa [[otsoni]] (O<sub>3</sub>), [[typpihappo]] (HNO<sub>3</sub>) ja [[kaliumpermanganaatti]] (KMnO<sub>4</sub>).
 
Entisen, suppean määritelmän mukaan hapetus on aineen yhtymistä [[happi|happeen]]. Esimerkiksi [[metaani]]n palaessa metaanissa oleva [[hiili]] hapettuu (-IV → +IV) ja happi pelkistyy (0 → -II) ja toimii siis myös nykyisen määritelmän mukaan hapettimena:
CH<sub>4</sub> + 2 O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>O. Hapen hapetusluku yleensä pienenee hapen yhdistyessä aineeseen, ja toimii näin ollen hapettimena muille paitsi [[fluori]]lle, sillä fluori on happea [[elektronegatiivisuus|elektronegatiivisempi]].
 
[[Orgaaninen yhdiste|Orgaanisten yhdisteiden]] hapettuminen merkitsee yleensä niissä olevan vedyn vähenemistä, esimerkiksi [[Alkoholit|alkoholin]] hapettuessa [[aldehydi]]ksi, tai hapen määrän lisääntymistä, esimerkiksi aldehydin hapettuessa [[karboksyylihappo|karboksyylihapoksi]]. [[Primäärinen alkoholi]] voidaan hapettaa aldehydiksi, joka voidaan edelleen hapettaa karboksyylihapoksi, esimerkiksi:
 
: 2 [[Etanoli|CH<sub>3</sub>CH<sub>2</sub>OH]] + [[happi|O<sub>2</sub>]] → 2 [[asetaldehydi|CH<sub>3</sub>CHO]] + 2[[vesi|H<sub>2</sub>O]]
: 2 CH<sub>3</sub>CHO + O<sub>2</sub> → 2 [[etikkahappo|CH<sub>3</sub>COOH]]
 
[[Sekundäärinen alkoholi|Sekundääriset alkoholit]] hapettuvat [[ketoni|ketoneiksi]]. [[Tertiäärinen alkoholi|Tertiääriset alkoholit]] eivät hapetu.
 
Hapettuminen aiheuttaa usein [[korroosio]]ta, esimerkiksi raudan [[ruostuminen]] johtuu hapettumis-pelkistymisreaktiosta.
 
== Pelkistys ==
Pelkistys eli pelkistyminen on kemiallinen reaktio, jossa [[hapetusluku]] pienenee. Pelkistyvä aine ottaa muodollisesti vastaan [[elektroni|elektroneja]] hapettuvalta aineelta. Esimerkiksi [[jodi]] voi pelkistyä jodidi-ioniksi: I<sub>2</sub> + 2&nbsp;e<sup>&minus;</sup> → 2&nbsp;I<sup>&minus;</sup>. Jodin hapetusluku pienenee tällöin 0:sta &minus;I:ksi. Tärkeä pelkistyksen käyttötarkoitus on [[metalli]]en erottaminen [[malmi]]en metalli[[yhdiste]]istä.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://opinnot.internetix.fi/fi/muikku2materiaalit/lukio/ke/ke4/3_metallit/3.4_malminkasittely | Nimeke = KE4 - Metallit ja materiaalit | Tekijä = | Tiedostomuoto = | Selite = Osa 3.4: Malmin käsittely | Julkaisu = Internetix | Ajankohta = | Julkaisupaikka = | Julkaisija = | Viitattu = 11.10.2012 | Kieli = }}</ref> Metallia, joka ei ole yhdisteenä, on kutsuttu ''pelkäksi''.<ref>{{Kirjaviite | Tekijä = | Nimeke = Pieni tietosanakirja | Vuosi = 1927 | Luku = | Sivu = | Selite = Osa III, hakusana ''pelkkä'' | Julkaisupaikka = Helsinki | Julkaisija = Otava | Tunniste = | www = http://runeberg.org/pieni/3/0391.html | www-teksti = | Tiedostomuoto = | Viitattu = 11.10.2012 | Kieli = }}</ref>
 
Pelkistys tapahtuu aina samanaikaisesti jonkin toisen aineen hapetuksen kanssa. Pelkistyvä aine on toisaalta ''hapetin'' ja hapettuva aine ''pelkistin''. Voimakkaita pelkistimiä ovat muun muassa [[natrium]] (Na), [[hydratsiini]] (N<sub>2</sub>H<sub>4</sub>) ja [[litiumalumiinihydridi]] (LiAlH<sub>4</sub>).
 
[[Metallurgia]]n teollisuuden tärkein [[pelkistin]] on [[hiili]], joka hapettuu [[hiilimonoksidi]]ksi ja edelleen [[hiilidioksidi]]ksi korkeissa lämpötiloissa vapauttaen metallit oksideistaan ja sulfideistaan puhtaiksi metalleiksi. Tämä reaktio tapahtuu esimerkiksi [[masuuni]]ssa. Myös [[vety]]ä ja [[maakaasu]]a käytetään jonkin verran pelkistimenä (suorapelkistys). Esimerkki masuunissa tapahtuvasta pelkistymisreaktiosta:
 
:2 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3 C → 4 Fe + 3 CO<sub>2</sub>
 
Tässä rauta pelkistyy ja hiili reagoi hapen kanssa ja hapettuu, jolloin muodostuu hiilidioksidia.
 
[[Orgaaninen kemia|Orgaanisessa kemiassa]] pelkistyksellä tarkoitetaan vedyn liittämistä molekyyliin ([[hydraus]]). Esimerkiksi [[bentseeni]] voidaan pelkistää [[sykloheksaani]]ksi vetykaasun ja [[platina]]-katalyytin avulla:
 
:C<sub>6</sub>H<sub>6</sub> + 3 H<sub>2</sub> → C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>
 
Orgaanisessa kemiassa pelkistäviä aineita ovat reagenssit, jotka luovuttavat vetyä H<sub>2</sub> tai [[hydridi]]-ioneja (H<sup>-</sup>). Hydridi-ioneja luovuttavia pelkistäviä reagensseja ovat [[metallihydridi]]t, kuten litiumalumiinihydridi (LiAlH<sub>4</sub>) ja [[natriumborohydridi]] (NaBH<sub>4</sub>). Esimerkiksi [[karboksyylihappo]] voidaan pelkistää litiumalumiinihydridillä [[aldehydi]]ksi ja edelleen primääriseksi [[Alkoholit|alkoholiksi]]. Aldehydit voidaan pelkistää [[natriumboorihydridi]]llä primäärisiksi alkoholeiksi ja ketonit sekundäärisiksi alkoholeiksi.
 
== Ioniyhdisteiden hapetus-pelkistysreaktiot ==
Rivi 13 ⟶ 47:
 
== Kovalenttisten yhdisteiden reaktiot ==
 
Myös monia [[kovalenttisidos|kovalenttisten]] yhdisteiden reaktioita voidaan pitää hapetus-pelkistysreaktioina. Vaikka elektronit eivät tällöin täydellisesti siirrykään atomilta toiselle, on sidokseen osallistuvista alkuaineista yleensä jompikumpi [[elektronegatiivinen|elektronegatiivisempi]] kuin toinen eli sillä on suurempi kyky vetää yhteisiä elektroneja puoleensa. Täten voidaan elektronien katsoa osittain siirtyneen tälle alkuaineelle.
 
Rivi 19 ⟶ 52:
 
== Sovelluksia ==
 
Hapetus-pelkistysreaktiota sovelletaan esimerkiksi [[sähköparisto]]ssa. Paristossa tapahtuvassa hapetus-pelkistysreaktiossa siirtyy elektroneja, mikä synnyttää [[sähkövirta|sähkövirran]].
Rivi 27 ⟶ 59:
 
== Katso myös ==
 
* [[Redoxpotentiaali]]
 
== Lähteet ==
{{Viitteet}}
 
[[Luokka:Kemialliset reaktiot]]