Diszproporcionálódás

A legtöbb redoxireakcióban valami oxidálódik, és valami más redukálódik. Akadnak azonban olyan reakciók is, amelyekben egy anyag oxidálódik is és redukálódik is. Ezeket diszproporcionálódási reakciónak nevezzük. Következzen az egyik legismertebb példa, a hidrogén-peroxid bomlása! Itt a bal oldalon hidrogén-peroxid (H₂O₂) van, amely katalizátor, pl. KI hatására vízzé és oxigénné alakul. Rendeljünk oxidációs számokat a reakcióban résztvevő atomokhoz! Kezdjük a vízmolekula oxigénjével! Többféleképpen megkaphatjuk az oxidációs számokat. A legegyszerűbb természetesen megjegyezni a szabályokat, amik benne vannak bármely általánoskémia-tankönyvben. A vízben levő oxigén oxidációs száma -2. Az O₂-ben, itt a jobb oldalon, az oxigén oxidációs száma 0. A bal oldalon a hidrogén-peroxid azon furcsa példák egyike, amelyekben az oxigén oxidációs száma -1. Ezeket meg is lehet jegyezni. Persze, van másik módszer is. Kitaláljuk az oxidációs számokat: felrajzoljuk az elektronszerkezetet, és átgondoljuk az elektronegativitásokat. Kezdjük a vízmolekulával! Tudjuk, hogy ezeket a kötéseket itt két elektron létesíti. Berajzolom ezeket az elektronokat ide. Tudjuk, hogy az oxigén elektronegativitása nagyobb, mint a hidrogéné. Ha így gondolkodunk, ezeket az elektronokat az oxigénhez rendelhetjük. Úgy kezeljük, mintha ionkötés volna, bár valójában nem az. Látható, hogy az oxigén kapja meg itt az összes elektront. Az oxigénnek alapállapotban hat vegyértékelektronja van. Itt nyolcan veszik körül. 6 - 8 pedig -2-t ad eredményül. Természetesen ez ugyanannyi, mint amennyit az előbbi módon kaptunk. Ha az elektronegativitásokra gondolunk, az segít jobban megérteni az oxidációs számokat. Következőként nézzük meg az O₂ molekula oxigénjét! Ismét a kötéseket kell átgondolnunk. Minden kötést két elektron létesít, itt pedig kettős kötés van. Az oxigén közvetlenül egy másik oxigénatomhoz kapcsolódik; mindegyikük elektronegativitása azonos. Ezért meg kell osztozniuk az elektronokon. Összesen négy elektron van, mindegyik oxigén kettőt kap. Az oxigénatomot tehát eredetileg hat elektron vette körül, és most is hat maradt. 6 - 6 eredménye 0, tehát az oxidációs szám 0. Ez persze ugyanaz, mint amit korábban kaptunk. Térjünk át a hidrogén-peroxidra! Rajzoljuk be ismét a kötések elektronjait. Ez így fog kinézni. Nézzük az oxigént. Foglalkozzunk a bal oldali oxigénnel! Az oxigén és a hidrogén közül az oxigén az elektronegatívabb. Az oxigén kapja meg az elektronokat. A két oxigén közti két elektronból... az azonos elektronegativitás miatt mindkét oxigén kap egyet. Ekkor ez lesz a helyzet. Itt a 6-ból kivonunk... ha megszámoljuk a bekarikázott elektronokat, 7-en vannak. Tehát 6 - 7, azaz -1 lesz a hidrogén-peroxid oxigénjének oxidációs száma. Mindkét módszer jó; a szabályok alapján ugyan gyorsabb, de néha nagyon hasznos lehet elektronszerkezeteket használni. Most tehát megvannak az oxidációs számok, elemezhetjük részletesebben a helyzetet. Esetünkben a bal oldalon levő oxigén oxidációs száma -1. Mondjuk, hogy ez az atom az O₂ egyik atomja volt. Tehát -1-ről 0-ra változott az oxidációs száma. Nőtt az oxidációs szám, definíció szerint tehát az oxigén oxidálódott. Ez tehát egy példa oxidációra. Figyeljük meg csak a számokat! -1-ről 0-ra nő, ezért oxidáció. Mi történik még? -1-ről indul az oxigén. Ez az oxigén most -2-es oxidációs számúra változik a vízben. Ez redukció: az oxidációs szám csökkenése. A szám-1-ről -2-re változik. Az oxidációs szám csökkenése természetesen redukció. Itt az oxigén redukálódik. Van tehát egy anyagunk, amely oxidálódik is és redukálódik is ugyanabban a reakcióban. Ezt nevezzük diszproporcionálódásnak.