Hapetus ja pelkistys ovat erittäin tärkeitä kemiallisia reaktioita, joita tapahtuu ympäristössämme jatkuvasti. Kun kovalenttinen yhdiste menettää elektroniikan, se varautuu positiivisemmin ja prosessia kutsutaan hapetukseksi. Pelkistys on hapettumisen vastakohta, koska prosessin aikana yhdiste saa elektroniikkaa ja tulee negatiivisemmin varautuneeksi. Pelkistys ja hapetus tunnetaan yleisemmin redox-reaktiona, koska elektronien siirto tapahtuu kemiallisten lajien välillä (yksi häviö ja yksi vahvistus).
Hapetus vs pelkistys
Ero hapettumisen ja pelkistyksen välillä on se, että hapettumista tapahtuu, kun kemiallinen yhdiste saa happea tai menettää vetyä. Tämä tarkoittaa, että yhdisteen positiivinen varaus kasvaa. Toisaalta pelkistys on hapettumisen päinvastainen kemiallinen reaktio, jossa kemiallinen yhdiste saa vetyä tai elektroneja ja sen negatiivinen varaus kasvaa.
Hapetus on kemiallinen reaktio, jossa kemiallisen lajin atomi tai molekyyli menettää elektroneja (yksi tai useampia) ja varautuu positiivisemmin. Tämä kemiallinen reaktio lisää hapettuvan kemiallisen lajin hapetusastetta ja hapetuslukua. Happi ei aina ole mukana hapettumisprosessissa, mutta joskus se voi aiheuttaa lajien elektronien menettämisen.
Pelkistys on kemiallinen reaktio, jossa kemiallisen lajin atomi tai molekyyli saa elektroneja (yksi tai useampia) ja tulee negatiivisemmin varautuneeksi. Tämä kemiallinen reaktio alentaa pelkistettävän kemiallisen lajin hapetusastetta ja hapetuslukua. Hapettava aine pelkistyy, kun se hapettaa toista reaktioon osallistuvaa kemiallista lajia ja pelkistää itsensä.
Hapetuksen ja pelkistyksen vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Hapetus | Vähentäminen |
| Määritelmä | Hapetus viittaa hapen lisäykseen tai vedyn häviämiseen yhdisteestä. | Pelkistys tarkoittaa vedyn lisäystä tai hapen menetystä yhdisteestä. |
| Elektronit | Hapetuksessa kovalenttinen yhdiste vapauttaa elektroneja ympäristöön. | Pelkistyessään kovalenttinen yhdiste saa elektroneja ympäristöstä. |
| Agentit | Yleisimmät hapettavat aineet ovat vetyperoksidi ja otsoni. | Yleisimmät pelkistimet ovat yhdisteitä, jotka sisältävät metalleja, kuten kaliumia, bariumia, kalsiumia jne. ja H− ioni. |
| Lataa | Hapetuksessa positiivinen varaus kasvaa, kun se menettää elektroneja. | Vähennyksessä negatiivinen varaus kasvaa, kun se saa elektroneja. |
| Hapetusnumero | Hapetus johtaa hapetusluvun kasvuun. | Vähentäminen johtaa hapetusluvun laskuun. |
Mikä on hapetus?
Hapettumisen määritelmä on muuttunut ajan myötä ja viimeisin yksinkertaisin sanoin määrittelee prosessin, jossa kemiallinen laji menettää elektroneja ja muuttuu positiivisemmaksi. Positiivisemmaksi tuleminen ei välttämättä tarkoita positiivista varausta. Esimerkiksi jos ioni X4- käy läpi hapetusprosessin ja menettää kaksi elektronia, siitä tulee X2-. Tämä tarkoittaa, että siitä tulee positiivisempi, koska (-2) hapetusaste on suurempi kuin (-4), mutta sillä ei ole positiivista varausta.
Jos palaamme kemiallisten reaktioiden historiaan, happikaasua (O2) oli yksi vanhimmista tunnetuista hapettimista. O. lisäämisen jälkeen2 kemiallisessa reaktiossa, joka johti elektronien katoamiseen toisesta kemiallisesta lajista, hapettuminen määriteltiin prosessiksi, jossa O:n läsnäolo2 oli ratkaisevaa. Kun rauta yhdistettiin veteen muodostaen rautaoksidia/ruostetta, tästä määritelmästä tuli vallitsevampi.
Mutta kemiallisen lajin hapettuminen voi sisältää tai ei välttämättä sisällä happikaasua. Esimerkiksi kun etanoli muodostaa etanolia, se menettää vetyatomin ja prosessia pidetään edelleen hapettumisena. Hapetukseen ei siis vaadita erityisen happikaasun läsnäoloa. Niin kauan kuin kemiallinen laji menettää elektroneja ja sen hapetusaste kasvaa, hapettumista tapahtuu.
Esimerkki hapetusreaktiosta: 2 KI + H2O2 → I2 + 2 KOH (jodidin hapetus). Tässä jodidin hapetusluku muuttuu (-1) arvoon (0).
Mitä on vähennys?
Pelkistys on hapettumisen päinvastainen reaktio. Tämä johtuu siitä, että elektronit, jotka menetetään kemiallisesta lajista, saadaan toisella lajilla, joka käy läpi pelkistyksen. Pelkistyksen aikana atomi tai molekyyli saa yhden tai useamman elektronin ja se varautuu negatiivisemmin. Kun laji käy läpi pelkistystä, kyseisen yhdisteen hapetusaste laskee.
Jälleen meillä saattaa olla hämmennystä, että kemiallisella yhdisteellä tai ionilla on negatiivinen varaus pelkistyksen jälkeen. Esimerkiksi jos ioni X4+ käy läpi pelkistysprosessin ja saa kaksi elektronia, siitä tulee X2+. Tämä tarkoittaa, että siitä tulee negatiivisempi, kun (+2) hapetusaste on pienempi kuin (+4), mutta siinä ei ole negatiivista varausta. Joten pelkistysprosessi ei välttämättä tarkoita negatiivista varausta. Pelkistys tarkoittaa elektronien vahvistusta ja pelkistävä aine on vastuussa elektronin siirtymisestä lajiin.
Tarkastellaan esimerkkiä ZnO + C → Zn + CO (sinkkioksidin pelkistys). Tässä sinkin hapetusluku muuttuu (+2) arvoon (0). Tämä tarkoittaa, että se on kasvanut elektroniksi ja on pelkistynyt.
Tärkeimmät erot hapettumisen ja pelkistyksen välillä
Johtopäätös
Hapetus- ja pelkistysprosessit täydentävät toisiaan. Kemiallisessa reaktiossa, kun yksi kemiallinen yhdiste vapauttaa yhden tai useamman elektronin, sitä kutsutaan hapetukseksi. Nämä kadonneet elektronit voidaan saada toisella kemiallisella yhdisteellä, jonka sanotaan pelkistyneen. Hapettava aine helpottaa hapetusprosessia, kun taas pelkistävä aine helpottaa pelkistysprosessia.
Hapettava aine itse käy läpi pelkistyksen ja hapettaa toisen lajin ja pelkistävä aine itse käy läpi hapettumisen ja pelkistää toisen lajin. Yleisiä esimerkkejä hapettimista ovat otsoni, happi, halogeeni jne. ja yleisiä esimerkkejä pelkistimestä ovat maametallit ja sulfiittiyhdisteet.
