Hapettuminen ja pelkistyminen#
Metallit ovat erittäin reaktiivisia aineita, jotka voivat reagoida monien muiden aineiden kanssa. Yksi tärkeimmistä metallien kemiallisista ominaisuuksista on niiden kyky hapettua ja pelkistyä.
Metallien hapettuminen tarkoittaa sitä, että metalli luovuttaa elektroneja, jolloin sen sähköinen varaus ja hapetusluku kasvavat. Esimerkiksi happi on useille metalleille erittäin voimakas hapetin, eli se hapettaa metalleja. Kun rauta reagoi hapen kanssa muodostaen rautaoksidia, rauta hapettuu ja sen hapetusluku kasvaa 0 → +II. Happi taasen pelkistyy ja sen hapetusluku pienenee 0 → -II.
\(2 \ Fe + O_2 → 2 \ FeO\)
Muita voimakkaita hapettimia ovat mm. kloorikaasu (Cl2), happikaasu (O2) ja otsoni (O3) sekä typpihappo (HNO3) ja vetyperoksidi (H2O2).
Esimerkki: raudan reaktio rikin kanssa
\(Fe + S → FeS\)
Reaktiossa rauta ja rikki ovat aluksi alkuaineita. Rauta metallina pyrkii luovuttamaan elektronejaan ja rikki epämetallina vastaanottamaan, joten rauta luovuttaa 2 elektronia rikille. Rauta hapettuu ja rikki pelkistyy. Voidaan myös sanoa, että rikki on hapetin ja rauta pelkistin.
Metallien pelkistyminen tarkoittaa sitä, että metalli vastaanottaa elektroneja. Tämä tapahtuu, kun metalli reagoi muiden aineiden kanssa, jotka toimivat voimakkaina pelkistävinä aineina. Esimerkiksi kupari-ionit pelkistyvät raudan kanssa reaktiossa seuraavasti:
\(Cu^{2+} + Fe → Cu + Fe^{2+}\)
Tässä reaktiossa kupari-ionit vastaanottavat rauta-atomeilta kaksi elektronia ja ne pelkistyvät atomeiksi, jolloin niiden hapetusluku pienenee +II → 0. Vastaavasti rauta hapettuu 0 → +II.
Hapetus-pelkistysreaktiot ovat siis elektronien siirtoreaktioita, joissa aina jokin aine hapettuu ja jokin toinen pelkistyy siten, että luovutettujen ja vastaanotettujen elektronien lukumäärä on yhtä suuri.1
Esimerkiksi korroosio on metallien hapettumis- ja pelkistymisreaktio. Metallien hapettumis- ja pelkistymisreaktiot ovat erittäin tärkeitä myös sähkökemiassa. Patterit ja akkuteknologian kehitys nojaavat hapetus-pelkistysreaktioihin. Elektrolyysissä metallit voivat toimia anodi- tai katodiaineina riippuen siitä, hapettuvatko vai pelkistyvätkö ne. Anodi on aine, joka hapettuu elektrolyysissä, kun taas katodi on aine, joka pelkistyy.
Yhteenveto#
Termi |
Määritelmä |
|---|---|
Hapettuminen |
elektronien luovuttamista |
Pelkistyminen |
elektronien vastaanottamista |
Hapetin |
vastaanottaa elektroneja ja itse pelkistyy |
Pelkistin |
luovuttaa elektroneja ja itse hapettuu |