Oxi hóa và khử

Oxi hóa và khử là hai mặt của một phản ứng oxi hóa–khử (redox). Oxi hóa là sự mất electron, còn khử là sự nhận electron. Nếu một chất mất electron thì phải có chất khác nhận electron, nên hai quá trình này luôn xảy ra đồng thời.

Cách nhanh nhất để phân loại một phản ứng redox là đặt một câu hỏi: chất nào mất electron và chất nào nhận electron? Nếu electron không được viết tường minh, hãy dùng số oxi hóa để theo dõi sự thay đổi.

Oxi Hóa Và Khử Trong Một Dòng

Hãy dùng quy tắc này trước: oxi hóa là mất electron, còn khử là nhận electron.

Các bán phản ứng sau cho thấy quy luật này rất rõ:

$$\mathrm{Zn} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + 2e^-$$

Kẽm mất hai electron, nên kẽm bị oxi hóa.

$$\mathrm{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \mathrm{Cu}$$

Ion đồng nhận hai electron, nên đồng bị khử.

Số Oxi Hóa Giúp Bạn Nhận Ra Phản Ứng Redox Như Thế Nào

Nhiều phản ứng redox không biểu diễn electron như những hạt riêng biệt. Trong các trường hợp đó, số oxi hóa là một công cụ ghi sổ giúp bạn theo dõi nguyên tử nào thực chất đang mất mật độ electron và nguyên tử nào đang nhận thêm mật độ electron.

Nếu số oxi hóa của một nguyên tử tăng lên, nguyên tử đó bị oxi hóa. Nếu số oxi hóa của một nguyên tử giảm xuống, nguyên tử đó bị khử.

Cách này vẫn đúng ngay cả khi các nguyên tử nằm trong hợp chất, nơi số oxi hóa thường là một giá trị quy ước để tính toán chứ không phải điện tích thực trên nguyên tử.

Ví Dụ Có Lời Giải: Kẽm Và Ion Đồng

Xét phản ứng

$$\mathrm{Zn} + \mathrm{Cu}^{2+} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + \mathrm{Cu}$$

Bắt đầu với số oxi hóa. Kẽm đi từ $0$ trong $\mathrm{Zn}$ lên $+2$ trong $\mathrm{Zn}^{2+}$, nên kẽm bị oxi hóa. Đồng đi từ $+2$ trong $\mathrm{Cu}^{2+}$ xuống $0$ trong $\mathrm{Cu}$, nên đồng bị khử.

Bạn cũng có thể thấy trực tiếp sự chuyển electron:

$$\mathrm{Zn} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+} + 2e^-$$ $$\mathrm{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \mathrm{Cu}$$

Khi cộng hai bán phản ứng này lại, các electron triệt tiêu nhau, điều đó xác nhận rằng phản ứng tổng thể là phản ứng redox.

Ví dụ này cũng cho thấy hai tác nhân:

• Kẽm là chất khử vì nó cho electron và làm xảy ra sự khử.
• Ion đồng là chất oxi hóa vì nó nhận electron và làm xảy ra sự oxi hóa.

Những Lỗi Thường Gặp Trong Phản Ứng Redox

Xem Oxi Hóa Là "Thêm Oxy"

Cách nhớ tắt này đúng trong một số phản ứng quen thuộc, nhưng đó không phải là định nghĩa đầy đủ. Một phản ứng vẫn có thể là oxi hóa ngay cả khi không có oxy xuất hiện, miễn là có sự mất electron hoặc số oxi hóa tăng.

Quên Rằng Oxi Hóa Và Khử Phải Xảy Ra Cùng Nhau

Không thể có một chất mất electron nếu không có chất khác nhận electron. Nếu một phản ứng có vẻ chỉ cho thấy oxi hóa hoặc chỉ cho thấy khử, thì bức tranh đó đang thiếu điều gì đó.

Nhầm Lẫn Giữa Chất Oxi Hóa Và Chất Khử

Chất oxi hóa thì bị khử, còn chất khử thì bị oxi hóa. Tên gọi mô tả tác động của mỗi chất lên chất còn lại.

Oxi Hóa Và Khử Được Ứng Dụng Ở Đâu

Các ý tưởng về redox rất quan trọng trong pin, sự ăn mòn, sự cháy, điện phân và chuyển hóa trong tế bào. Trong mỗi trường hợp, câu hỏi hữu ích vẫn là như nhau: electron bắt đầu ở đâu và kết thúc ở đâu?

Đó là lý do redox xuất hiện rất thường xuyên trong các khóa học hóa học. Nó kết nối việc phân loại phản ứng, số oxi hóa, các phương pháp cân bằng và những hệ thực tế có sự truyền năng lượng.

Thử Một Phản Ứng Tương Tự

Hãy lấy một phản ứng như

$$\mathrm{Mg} + \mathrm{Cl}_2 \rightarrow \mathrm{MgCl}_2$$

Hãy tự làm phiên bản của bạn: gán số oxi hóa, xác định chất nào bị oxi hóa và chất nào bị khử, rồi gọi tên chất oxi hóa và chất khử.