Phản ứng oxi hoá – khử

Định nghĩa

Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng hoá học trong đó có sự chuyển electron giữa các chất phản ứng, hay nói cách khác là có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố.

• Chất khử (chất bị oxi hoá) là chất nhường electron, số oxi hoá tăng.
• Chất oxi hoá (chất bị khử) là chất nhận electron, số oxi hoá giảm.
• Quá trình oxi hoá là quá trình nhường electron; quá trình khử là quá trình nhận electron.

Trong một phản ứng oxi hoá – khử, sự oxi hoá và sự khử luôn xảy ra đồng thời: tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hoá nhận.

Dấu hiệu nhận biết

Xác định số oxi hoá của từng nguyên tố ở hai vế: nếu có ít nhất một nguyên tố đổi số oxi hoá thì đó là phản ứng oxi hoá – khử. Một số trường hợp thường gặp:

• Có đơn chất tham gia hoặc tạo thành (kim loại tác dụng với acid, phi kim cháy trong oxygen, kim loại đẩy kim loại khỏi muối…) thì hầu như luôn là oxi hoá – khử, vì số oxi hoá của đơn chất bằng 0.
• Phản ứng trao đổi, trung hoà chỉ đổi chỗ các ion nên không phải oxi hoá – khử.
• Nhiều phản ứng phân huỷ, hoá hợp có thể là oxi hoá – khử hoặc không, phải kiểm tra số oxi hoá.

Hệ số của phản ứng oxi hoá – khử được cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron: viết quá trình oxi hoá, quá trình khử, tìm hệ số sao cho số electron nhường bằng số electron nhận, rồi đặt vào phương trình.

Ví dụ

Ví dụ 1: kẽm tác dụng với acid

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Zn tăng số oxi hoá từ 0 lên +2 (chất khử), H giảm từ +1 xuống 0 (HCl là chất oxi hoá). Đây đồng thời là một phản ứng thế.

Ví dụ 2: đồng tác dụng với nitric acid loãng

3Cu + 8HNO₃HNO₃ loãng→3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Cu nhường 2 electron (0 → +2), N trong HNO₃ nhận 3 electron (+5 → +2). Bội chung nhỏ nhất của 2 và 3 là 6 nên cần 3 Cu và 2 NO; các hệ số còn lại cân bằng theo bảo toàn nguyên tố.

Ví dụ 3: khử oxide sắt bằng carbon monoxide

Fe₂O₃ + 3COt°→2Fe + 3CO₂

Fe giảm số oxi hoá +3 → 0 (Fe₂O₃ là chất oxi hoá), C tăng +2 → +4 (CO là chất khử). Phản ứng này là cơ sở của quá trình luyện gang trong lò cao.