Chất oxi hoá là gì?
Chất oxi hoá là chất nhận electron trong phản ứng oxi hoá – khử, đồng thời làm cho chất khác bị oxi hoá. Khi nhận electron, bản thân chất oxi hoá bị khử, nghĩa là số oxi hoá của một nguyên tố trong chất đó giảm xuống.
Trong học hoá học, chất oxi hoá là khái niệm rất quan trọng vì nó giúp giải thích sự cháy, phản ứng của kim loại với phi kim, ăn mòn kim loại, hoạt động của pin và nhiều phản ứng trong đời sống. Khi học bảng tuần hoàn hóa học, bạn có thể dự đoán một phần khả năng oxi hoá của nguyên tố dựa vào vị trí, độ âm điện, tính phi kim và xu hướng nhận electron.
Ví dụ, Oxi trong O2 thường là chất oxi hoá trong phản ứng cháy. Clo cũng là chất oxi hoá mạnh trong nhiều phản ứng vì dễ nhận electron để tạo ion Cl–. Các chất như KMnO4, K2Cr2O7, H2O2 cũng thường được nhắc đến như chất oxi hoá trong các bài học nâng cao hơn.
Chất oxi hoá nhận hay nhường electron?
Chất oxi hoá là chất nhận electron. Đây là điểm cần nhớ thật chắc vì nhiều học sinh dễ nhầm giữa chất oxi hoá và chất bị oxi hoá. Chất oxi hoá nhận electron, nên bản thân nó bị khử. Chất bị oxi hoá là chất nhường electron, tức là chất khử.
| Khái niệm | Vai trò electron | Số oxi hoá của chính nó | Kết luận |
|---|---|---|---|
| Chất oxi hoá | Nhận electron | Giảm | Bị khử |
| Chất khử | Nhường electron | Tăng | Bị oxi hoá |
Ví dụ trong phản ứng:
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Ion Cu2+ nhận electron để tạo Cu kim loại. Vì vậy Cu2+ là chất oxi hoá. Kẽm nhường electron, nên Kẽm là chất khử.
Cách nhận biết chất oxi hoá
Cách chắc chắn nhất để nhận biết chất oxi hoá là xác định số oxi hoá trước và sau phản ứng. Nếu số oxi hoá của một nguyên tố trong chất đó giảm, chất chứa nguyên tố đó là chất oxi hoá.
Ví dụ:
2Mg + O2 → 2MgO
Trong phản ứng này, Oxi trong O2 có số oxi hoá 0. Trong MgO, Oxi có số oxi hoá -2. Số oxi hoá của Oxi giảm từ 0 xuống -2, nên O2 là chất oxi hoá. Magie tăng số oxi hoá từ 0 lên +2, nên Magie là chất khử.
Một số chất oxi hoá thường gặp
Các chất oxi hoá thường gặp có thể là đơn chất phi kim, ion kim loại có số oxi hoá cao hoặc hợp chất chứa nguyên tố có khả năng giảm số oxi hoá.
| Chất oxi hoá | Đặc điểm | Ví dụ phản ứng |
|---|---|---|
| O2 | Nhận electron trong phản ứng cháy, tạo oxide | 2Mg + O2 → 2MgO |
| Cl2 | Halogen, dễ nhận electron tạo Cl– | 2Na + Cl2 → 2NaCl |
| Cu2+ | Có thể nhận electron tạo Cu | Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu |
| KMnO4 | Chất oxi hoá mạnh trong nhiều môi trường | Thường gặp trong bài oxi hoá – khử nâng cao |
Các chất thuộc Halogen như Fluor, Clo, Brom thường có khả năng oxi hoá rõ vì chúng có xu hướng nhận electron. Điều này liên hệ chặt với độ âm điện và tính phi kim.
Chất oxi hoá và tính phi kim
Nhiều phi kim có khả năng oxi hoá vì chúng dễ nhận electron hoặc hút electron mạnh trong liên kết. Oxi và Clo là hai ví dụ quen thuộc. Oxi nhận electron trong nhiều phản ứng cháy, còn Clo nhận electron để tạo ion chloride.
Trong Phi kim, khả năng oxi hoá không hoàn toàn giống nhau. Fluor có tính oxi hoá rất mạnh. Clo cũng là chất oxi hoá mạnh trong nhiều phản ứng. Oxi là chất oxi hoá quan trọng trong sự cháy và hô hấp.
Khi đi từ trên xuống dưới trong nhóm halogen, tính oxi hoá thường giảm dần. Fluor mạnh hơn Clo, Clo mạnh hơn Brom, Brom mạnh hơn Iod trong xu hướng chung.
Chất oxi hoá và phản ứng oxi hoá – khử
Trong phản ứng oxi hoá khử, chất oxi hoá và chất khử luôn xuất hiện cùng nhau. Nếu có chất nhận electron thì phải có chất nhường electron. Vì vậy, không thể có quá trình oxi hoá mà không có quá trình khử đi kèm.
Ví dụ:
2Na + Cl2 → 2NaCl
Natri nhường electron nên là chất khử. Clo nhận electron nên là chất oxi hoá. Trong cùng phản ứng, Natri bị oxi hoá còn Clo bị khử.
Chất oxi hoá trong đời sống
Chất oxi hoá xuất hiện trong nhiều hiện tượng quen thuộc. Oxi trong không khí là chất oxi hoá trong sự cháy của than, gas, xăng dầu và nhiều nhiên liệu khác. Oxi cũng tham gia quá trình gỉ sắt, làm Sắt bị oxi hoá theo thời gian.
Các chất khử trùng và tẩy trắng cũng thường hoạt động nhờ khả năng oxi hoá. Ví dụ, một số hợp chất chứa Clo có khả năng oxi hoá mạnh nên được dùng trong xử lý nước hoặc vệ sinh, nhưng cần sử dụng đúng hướng dẫn an toàn.
Trong pin và ắc quy, một chất bị oxi hoá ở cực này, trong khi chất khác bị khử ở cực kia. Quá trình chuyển electron tạo ra dòng điện sử dụng được.
Những lỗi thường gặp khi học chất oxi hoá
Lỗi đầu tiên là nghĩ chất oxi hoá là chất bị oxi hoá. Thực tế ngược lại: chất oxi hoá làm chất khác bị oxi hoá, còn chính nó bị khử.
Lỗi thứ hai là nghĩ phản ứng oxi hoá luôn phải có Oxi. Theo cách hiểu hiện đại, oxi hoá là nhường electron hoặc tăng số oxi hoá, không nhất thiết phải có nguyên tố Oxi.
Lỗi thứ ba là không xác định số oxi hoá trước khi kết luận. Muốn nhận biết chất oxi hoá chắc chắn, hãy xét chất nào có số oxi hoá giảm sau phản ứng.
Kết luận
Chất oxi hoá là chất nhận electron trong phản ứng oxi hoá – khử và làm chất khác bị oxi hoá. Bản thân chất oxi hoá bị khử, nên số oxi hoá của nguyên tố trong chất đó giảm.
Để học tốt khái niệm này, hãy liên hệ với số oxi hoá, chất khử, tính phi kim, độ âm điện và các nhóm nguyên tố như halogen. Đây là nền tảng quan trọng để hiểu phản ứng oxi hoá – khử và nhiều ứng dụng trong đời sống.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Oxidizing agent: https://goldbook.iupac.org/terms/view/O04356
- Royal Society of Chemistry Periodic Table: https://periodic-table.rsc.org/
- PubChem Periodic Table: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/
- Chemistry LibreTexts – Redox Reactions: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
