Tabla de Contenidos
ปฏิกิริยากรด-เบสและปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันเป็นปฏิกิริยาเคมีสองประเภทที่พบบ่อยและแตกต่างกันมาก ในขณะที่ปฏิกิริยากรดเบสเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนไอออนิกระหว่างสปีชีส์ที่เป็นกรดและสปีชีส์พื้นฐานโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอมใดๆ ที่เกี่ยวข้อง ปฏิกิริยารีดักชันออกซิเดชันเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนที่ส่งผลต่อสถานะออกซิเดชัน ออกซิเดชัน
นอกจากความแตกต่างพื้นฐานนี้แล้ว กรด-เบสและปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันยังเกี่ยวข้องกับรีเอเจนต์เคมีประเภทต่างๆ กรด-เบสต้องการการแทรกแซงของกรดและเบส ในขณะที่กรด-เบสต้องการตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ มีสารประกอบทางเคมีบางชนิด ที่สามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยา เคมีทั้งสองชนิด ในขณะที่สารประกอบอีกกลุ่มหนึ่งสามารถเข้าร่วมในปฏิกิริยาเคมีอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น กรดที่ไม่ออกซิไดซ์เป็นตัวอย่างของสารเคมีที่อยู่ในกลุ่มที่สองนี้
เพื่อทำความเข้าใจความหมายของสารที่เป็นกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ เราต้องเข้าใจก่อนว่ากรดคืออะไรและอะไรคือออกซิไดซ์
กรดคืออะไร?
มีหลายแนวคิดเกี่ยวกับกรดและเบส จากมุมมองของทฤษฎีกรดเบสของ Arrhenius กรดคือสารที่มีความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนในสารละลายที่เป็นน้ำ โดยปล่อย H + ไอออน (โปรตอน) ลงในสารละลาย จากมุมมองของทฤษฎี Brønsted และ Lowry กรดเป็นสารที่สามารถให้โปรตอนแก่เบสได้ ในขณะที่ทฤษฎีของลูอิสกำหนดว่ากรดเป็นสารเคมีที่ขาดอิเล็กตรอนซึ่งสามารถรับอิเล็กตรอนคู่ในพันธะโควาเลนต์เชิงอนุพันธ์ได้
จากคำจำกัดความทั้งหมด Lewis’s เป็นคำที่กว้างที่สุดและเป็นคำที่ครอบคลุม สารทั้งหมดที่เรารู้จัก ว่าเป็นกรด แนวคิดนี้บอกเป็นนัยว่าสำหรับสารที่จะทำหน้าที่เป็นกรด จะต้องทำปฏิกิริยากับอีกสารหนึ่งซึ่งทำหน้าที่เป็นเบส
สารออกซิไดซ์คืออะไร?
สารออกซิไดซ์เป็นสารที่สามารถดึงอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่าออกจากสารเคมีอื่น ในระหว่างกระบวนการ ตัวออกซิไดซ์จะลดลง ในขณะที่สารอื่น (เรียกว่าตัวรีดิวซ์) จะถูกออกซิไดซ์ กล่าวอีกนัยหนึ่งตัวออกซิไดซ์เป็นสารที่สามารถออกซิไดซ์สารอื่น ๆ ได้และจากความสามารถนี้เองที่พวกเขาได้รับชื่อ
ลักษณะสำคัญของตัวออกซิไดซ์ที่ดีคือมีศักยภาพในการรีดักชันสูง สิ่งนี้บ่งชี้ว่าพวกมันมีแนวโน้มที่จะลดจำนวนลงอย่างมาก ซึ่งแสดงว่าพวกมันมีความสามารถในการออกซิไดซ์สปีชีส์อื่นได้มาก
กรดที่ไม่ออกซิไดซ์คืออะไร?
ตามแนวคิดก่อนหน้านี้ เราสามารถสร้างคำจำกัดความทั่วไปของ กรดที่ไม่ออกซิไดซ์คืออะไร ในแง่นี้ เราสามารถพูดได้ว่ากรดที่ไม่ออกซิไดซ์คือสารเคมีใดๆ ที่สามารถให้โปรตอนแก่อีกสารหนึ่งหรือสามารถรับอิเล็กตรอนคู่หนึ่งในรูปของพันธะโควาเลนต์เชิงอนุพันธ์ได้ แต่ไม่มีแนวโน้มที่จะลดลง หรือออกซิ ไดซ์เป็นสารเคมีชนิดอื่น กล่าวอีกนัยหนึ่ง กรดที่ไม่ออกซิไดซ์คือกรดที่มีศักยภาพในการรีดักชันค่อนข้างต่ำ
ควรใช้ความระมัดระวังกับคำนิยามนี้ เนื่องจากอาจทำให้เข้าใจผิดได้ กรด Arrhenius หรือ Brønsted และ Lowry ทั้งหมดผลิตโปรตอนหรือ H + ไอออนและสิ่งเหล่านี้สามารถรีดิวซ์เป็นโมเลกุลไฮโดรเจนได้ จึงทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ จากมุมมองนี้ เราสามารถพูดได้ว่ากรด Arrhenius หรือ Brønsted และ Lowry ทั้งหมดเป็นกรดออกซิไดซ์ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ถือว่าเป็นเช่นนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน กรดออกซิไดซ์ถือเป็นกรดที่ผลิตบางชนิดในสารละลายที่มีศักยภาพในการรีดักชันมากกว่าไฮโดรเจน เนื่องจากศักย์รีดักชันถูกวัดในแง่ของอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐาน ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นค่าศูนย์ตามคำนิยาม แนวคิดของสารออกซิไดซ์จึงถูกตีความใหม่ว่าเป็นสารที่มีศักยภาพรีดักชันเป็นบวก
เราสามารถนิยามกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ได้ว่าเป็นสารเคมีใดๆ ที่สามารถให้โปรตอนแก่อีกสารหนึ่ง หรือสามารถรับอิเล็กตรอนคู่หนึ่งในรูปของพันธะโควาเลนต์เชิงอนุพันธ์ และไม่ก่อให้เกิดสปีชีส์ใดๆ ที่มีประจุบวกหรือ ศักยภาพการลดลงเชิงลบ มากกว่าของไฮโดรเจน
ลักษณะของกรดที่ไม่ออกซิไดซ์
กรดที่ไม่ออกซิไดซ์มีลักษณะทั่วไปของกรดและกรดอื่นๆ ที่ทำให้กรดเหล่านั้นไม่ถูกออกซิไดซ์ คุณสมบัติเหล่านี้คือ:
- เป็นสารให้รสเปรี้ยว
- โดยทั่วไปจะละลายได้ในน้ำ
- ผลิตสารละลายที่มี pH เป็นกรด (น้อยกว่า 7)
- สามารถเป็นได้ทั้งกรดแก่และกรดอ่อน
- พวกมันไม่มีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอนหรือหดตัว
- พวกมันไม่สร้างไอออนที่มีศักย์รีดักชันมากกว่าหรือเท่ากับศูนย์
- พวกเขาไม่ได้ลดลงอย่างง่ายดาย
- พวกมันสามารถกัดกร่อนและระคายเคืองต่อผิวหนังและเนื้อเยื่ออินทรีย์อื่นๆ
- พวกมันสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะแอคทีฟเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจน
ทำไมกรดบางชนิดถึงออกซิไดซ์และบางชนิดไม่ออก?
เหตุผลที่มีกรดออกซิไดซ์และกรดไม่ออกซิไดซ์นั้นเป็นเพียงว่าความเป็นกรดและศักยภาพในการรีดิวซ์ไม่จำเป็นต้องสัมพันธ์กัน ความเป็นกรดเป็นหน้าที่ของความเสถียรของกรดที่สัมพันธ์กับความเสถียรของเบสคอนจูเกต สารที่มีความเป็นกรดสูงอาจมีโครงสร้างที่ไม่เสถียรสูงซึ่งคงตัวเมื่อเปลี่ยนเป็นคอนจูเกตเบส หรือสร้างคอนจูเกตเบสที่เสถียรเป็นพิเศษ หรือเกิดขึ้นพร้อมกันทั้งสองอย่างก็ได้
ความสามารถของสารในการทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ขึ้นอยู่กับศักยภาพในการรีดักชันและความคงตัวของสปีชีส์ที่รีดิวซ์ ซึ่งแตกต่างจากคอนจูเกตเบส
ตัวอย่างสองตัวอย่างของความแตกต่างระหว่างกรดออกซิไดซ์และกรดไม่ออกซิไดซ์
กรดแร่หลายชนิดเป็นกรดแก่และในขณะเดียวกันก็เป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดี ตัวอย่างทั่วไปคือกรดไนตริก (HNO 3 ) ซึ่งเมื่อแยกตัวออกจากน้ำ จะผลิตไนเตรตไอออน (NO 3 – ) ที่สามารถรีดิวซ์เป็นไนโตรเจนมอนอกไซด์ (NO) ได้ง่าย ไนเตรตเป็นตัวออกซิไดเซอร์ที่ดี เนื่องจากมีศักยภาพในการรีดักชันเป็นบวกที่ +1.10 V ซึ่งค่อนข้างสูง
เหตุผลที่ไนเตรตเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดีก็เพราะในโครงสร้างเรโซแนนซ์ที่เสถียรทั้งหมดสำหรับไอออนนี้ อะตอมของไนโตรเจนส่วนกลางมีประจุบวกอย่างเป็นทางการ แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าไนโตรเจนจะเป็นองค์ประกอบที่มีอิเล็กโทรเนกาตีฟสูงก็ตาม ทำให้ไนโตรเจนมีแนวโน้มสูงในการรับอิเล็กตรอนและรีดิวซ์
สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ซึ่งเป็นกรดแร่ธาตุ ที่แรงเช่นกัน แต่ไม่ใช่ตัวออกซิไดซ์ คอนจูเกตเบสของกรดไฮโดรคลอริก นั่นคือ คลอไรด์ไอออน (Cl – ) มีออคเตตเต็มที่และยังมีประจุลบในอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีสูง ซึ่งเป็นสถานการณ์ในอุดมคติ ในความเป็นจริง คลอรีนไม่สามารถถูกรีดิวซ์เกินกว่าคลอไรด์ไอออนได้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่ HCl จะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ (เว้นแต่ว่า H+ จะเป็นตัวออกซิแดนท์แต่อย่างที่เราเห็นก่อนหน้านี้ ไม่นับ H+)
ตัวอย่างของกรดที่ไม่ออกซิไดซ์
มีกรดที่ไม่ออกซิไดซ์อยู่มากมาย กรดอินทรีย์ส่วนใหญ่ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ ในขณะที่กรดไฮโดรไซด์ทั้งหมดก็ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์เช่นกัน ด้านล่างนี้คือรายชื่อกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ 13 ชนิดที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการ
| กรดไฮโดรฟลูออริก (HF) | ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ( H2S ) | กรดเบนโซอิก (C 6 H 5 COOH) |
| กรดไฮโดรคลอริก (HCl) | กรดคาร์บอนิก (H 2 CO 3 ) | กรดคลอโรแอซีติก (ClCH 2 COOH) |
| กรดไฮโดรโบรมิก (HBr) | กรดอะซิติก (CH 3 COOH) | กรดฟอร์มิก (HCOOH) |
| กรดไฮโดรไอโอดิก (HI) | กรดฟอสฟอริก (H 3 PO 4 ) | กรดไตรฟลูออโรอะซิติก (CF 3 COOH) |
| กรดกำมะถัน (H 2 SO 4 ) |
อ้างอิง
เคมีภัณฑ์ CAMEO (น.ป.). กรดแก่ ไม่ออกซิไดซ์ คามีโอ https://cameochemicals.noaa.gov/react/1
ช้าง ร. (2551). เคมีฟิสิกส์สำหรับวิทยาศาสตร์เคมีและชีวภาพ (ฉบับที่ 3) MCGRAW HILL การศึกษา
M Olmo, RN (น.) ศักยภาพในการลด การเกิดออกซิเดชัน ไฮเปอร์ฟิสิกส์ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Chemical/redoxp.html
สถาบันเทคโนโลยีนิวเจอร์ซีย์ (น.ป.). กรด (ไม่ออกซิไดซ์) . สพท. https://www.njit.edu/environmentalsafety/sites/njit.edu.environmentalsafety/files/Acids_%28Non-Oxidizing%292-fillable-logoFix_0.pdf
ปฏิกิริยากรดเบส | คำจำกัดความที่ชัดเจนของ (2559, 11 พฤษภาคม). ไอ-ไซแอนซ์.คอม. https://www.i-ciencias.com/pregunta/46889/definicion-clara-de-un-quotacido-no-oxidantequot
ความหมาย (2015, 30 มกราคม) ความหมายออกซิแดนท์ ความหมาย https://www.meanings.com/ออกซิแดนท์/
ทฤษฎีกรดและเบสของอาร์รีเนียส . (2558, 21 พฤษภาคม). เคมีภัณฑ์.Net. https://www.quimicas.net/2015/05/arrhenius-theory-of-acids-y-bases.html
