Концепт оксидације у хемији је помало збуњујући, углавном зато што претходи разумевању структуре атома и како се јављају хемијске реакције. Термин је настао када су хемичари анализирали реакције које укључују кисеоник, који је био први познати оксидациони агенс.
Савременим хемичарима који су упознати са разменом електрона у реакцијама, оксидација се односи на губитак електрона и редукцију на добитак електрона. Савремена дефиниција примењује се на реакције које укључују кисеоник, као и оне које не укључују, као што је производња метана (ЦХ4) од угљеника и водоника. Када метану додате кисеоник за производњу угљен-диоксида и воде, то је такође оксидација. Атом угљеника губи електроне и његово стање оксидације се мења док атоми кисеоника добијају електроне и редукују се. Ово је познато као редокс реакција.
ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)
Стање оксидације угљеника у молекулу метана је -4, док је водоника +1.
Стање оксидације угљеника у метану
Због своја четири валентна електрона, угљеник може постојати у различитим оксидационим стањима, у распону од +4 до -4. Због тога формира толико једињења, више него било који други елемент. Да бисте одредили његово стање у одређеном једињењу, обично морате да погледате везе које он формира са осталим елементима у једињењу.
Водоник има само један валентни електрон, а пошто се тај електрон налази у својој првој љусци, потребан му је само један електрон да попуни љуску. Због тога је привлачилац електрона са оксидационим стањем +1. Водоник такође може изгубити електрон и постојати у оксидационом стању -1 када се комбинује са металима Групе 1 дајући метал хидриди, као што су НаХ и ЛиХ, али у већини случајева, на пример када се комбинује са угљеником, увек је у +1 оксидацији стање.
Да бисте израчунали оксидационо стање угљеника у молекулу метана, сваку везу угљеник-водоник третирате као да је јонска. Молекул нема нето наелектрисање, па збир свих веза угљеник-водоник мора бити 0. То значи да атом угљеника донира четири електрона, што чини његово стање оксидације -4.
Стање оксидације угљеника се мења када сагоревате метан
Када комбинујете метан са кисеоником, производи су угљен-диоксид, вода и енергија у облику топлоте и светлости. Уравнотежена једначина за ову реакцију је
ЦХ4 + 2 О.2 -> ЦО2 + 2 Х.2О + енергија
У овој реакцији угљеник се драматично мења у свом оксидационом стању. Док је његов оксидациони број у метану -4, у угљен-диоксиду је +4. То је зато што је кисеоник акцептор електрона који увек има стање оксидације -2, а за сваки атом угљеника у ЦО постоје два атома кисеоника2. С друге стране, стање оксидације водоника остаје непромењено.