Đang tải bài học…

AP Chemistry

chất bị oxi hóa

oxidized

Chất bị oxi hóa là chất nhường electron trong phản ứng oxi hóa–khử, làm số oxi hóa của nó tăng.

Trong một phản ứng oxi hóa–khử (redox reaction), các êlectron được chuyển từ chất này sang chất khác. Chất nhận êlectron sẽ trải qua sự khử, còn chất nhường êlectron được gọi là chất bị oxi hóa. Bản chất của quá trình oxi hóa chính là sự mất êlectron, và khi một nguyên tử (atom) nhường đi êlectron thì số oxi hóa của nó sẽ tăng lên.

Vì mỗi êlectron mang điện tích âm nên việc mất êlectron khiến phần còn lại của nguyên tử trở nên dương hơn, do đó số oxi hóa tăng lên và đây là dấu hiệu nhận biết rõ nhất trên giấy tờ. Chẳng hạn, khi sắt bị gỉ, nguyên tử $\text{Fe}$ nhường ba êlectron để trở thành $\text{Fe}^{3+}$ và số oxi hóa tăng từ $0$ lên $+3$ . Quá trình này được viết gọn bằng nửa phản ứng (half-reaction):

$\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 3e^-$

Phương trình trên cho thấy một nguyên tử sắt nhường đúng ba êlectron nên điện tích tăng từ $0$ lên $+3$ , và nhờ đó sắt kết hợp được với oxi để sinh ra gỉ sét. Tuy nhiên, chất bị oxi hóa không hoạt động một mình mà phải nhường êlectron cho một chất khác thì quá trình mới xảy ra. Oxi hóa và khử luôn đi kèm với nhau theo nguyên tắc bảo toàn điện tích, trong đó tổng êlectron nhường ra phải bằng tổng êlectron nhận vào. Vì vậy, chất bị oxi hóa đồng thời đóng vai trò là chất khử (reducing agent) và nhận ra điều này giúp thí sinh xác định đúng vai trò của mỗi chất khi cân bằng phương trình.

Ký hiệu

\text{M} \rightarrow \text{M}^{n+} + n\,e^-

Trực giác: Hãy tưởng tượng một người cho đi những đồng xu trong túi — càng cho nhiều thì túi càng nhẹ; chất bị oxi hóa cũng vậy, càng nhường nhiều electron thì điện tích càng dương.

Công thức

\htmlClass{fp-0}{\text{M}} \rightarrow \htmlClass{fp-1}{\text{M}^{n+}} + \htmlClass{fp-2}{n e^-}

Dùng để viết nửa phản ứng oxi hóa (oxidation half-reaction), thể hiện chất bị oxi hóa nhường bao nhiêu electron. Công thức này được áp dụng khi cân bằng phản ứng oxi hóa – khử bằng phương pháp thăng bằng electron hoặc khi viết sơ đồ điện phân.

Trong đó

\text{M}

Nguyên tử hoặc ion bị oxi hóa (đồng thời đóng vai trò chất khử)

n

Số electron nhường ra, cũng là độ tăng số oxi hóa của

\text{M}

e^-

Electron

Khái niệm này sinh ra từ đâu

1787–1791Antoine LavoisierLouis-Bernard Guyton de Morveau

Khái niệm oxi hóa bắt nguồn từ hệ thống hóa học lấy oxi làm trung tâm của Antoine Lavoisier ở cuối thế kỷ 18; danh từ "oxidation" xuất hiện trong tiếng Pháp năm 1787 và đi vào tiếng Anh năm 1791.

Vào cuối thế kỷ 18, các nhà hóa học Pháp xây dựng lại toàn bộ cách gọi tên chất dựa trên vai trò của oxi, thay cho lối giải thích cũ về sự cháy. Trong hệ thống đó, phản ứng của một chất với oxi được đặt tên riêng, và chất kết hợp với oxi được gọi là chất bị oxi hóa. Louis-Bernard Guyton de Morveau cùng Antoine Lavoisier đặt ra từ "oxide" (1787) cho hợp chất của oxi với nguyên tố khác, rồi từ đó dựng tiếp danh từ chỉ quá trình. Nhờ khung khái niệm này mà số oxi hóa (oxidation state) về sau mới có chỗ để phát triển thành công cụ tổng quát.

Thử nghiệm tương tác

Bấm vào từng hộp — xem số oxi hóa đi lên hay đi xuống, rồi mới dán nhãn

Hay hiểu sai

Chất bị oxi hóa và chất oxi hóa là hai loài ngược nhau, không được đánh đồng.

Mất electron làm số oxi hóa TĂNG, không phải giảm.

Phải chỉ đúng dạng loài có trong phương trình, kèm trạng thái, chứ không nói tên nguyên tố chung chung.

Bị oxi hóa là chuyện của nguyên tử cụ thể, không phải của cả công thức hóa học.

Mẹo phòng thi

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Một học sinh thả một lá nhôm khối lượng

0{,}540\text{ g}

vào dung dịch chứa dư ion

\text{Zn}^{2+}

. Sau một thời gian, lá nhôm tan hết và kim loại kẽm bám lên thành cốc. Phản ứng xảy ra hoàn toàn theo phương trình

2\,\text{Al}(s) + 3\,\text{Zn}^{2+}(aq) \rightarrow 2\,\text{Al}^{3+}(aq) + 3\,\text{Zn}(s)

Cho

M_{\text{Al}} = 26{,}98\text{ g·mol}^{-1}

M_{\text{Zn}} = 65{,}38\text{ g·mol}^{-1}

và

F = 96485\text{ C·mol}^{-1}

aXác định chất bị oxi hóa trong phản ứng và giải thích lựa chọn của em dựa trên sự thay đổi số oxi hóa.
bViết bán phản ứng oxi hóa và bán phản ứng khử tương ứng.
cTính khối lượng kẽm sinh ra và tổng điện lượng đã được chuyển qua trong quá trình phản ứng.

Bạn nắm chắc chưa?

Quiz câu thật từ ngân hàng đề

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyPhản ứng hóa học · bài “Phản ứng oxi hóa–khử (redox)” — khoá AP Chemistry

Cần trướcelectron

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

chất khử (reducing agent)reducing agent

Khác nhau ở đâuChất bị oxi hóa là chất nhường electron và có số oxi hóa tăng. Chất khử là tên gọi chức năng của chính chất bị oxi hóa, vì nó làm chất khác bị khử.

Hay nhầm khiĐề hỏi 'chất nào là chất khử' trong phản ứng oxi hóa–khử, học sinh thường chọn chất nhận electron thay vì chất nhường electron.

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 41, 195–196.

Vì sao mang đúng cái tên này? Tên gọi nghe có vẻ kỳ lạ với người học ngày nay, vì trong đề thi chất bị oxi hóa là chất nhường electron chứ không nhất thiết dính dáng gì tới oxi. Lý do nằm ở lịch sử: từ này sinh ra từ chữ oxide, do Guyton de Morveau và Lavoisier ghép ox(ygène) với (ac)ide, nghĩa đen là hợp chất của oxi với một nguyên tố khác. Do đó nghĩa ban đầu của quá trình chỉ đơn giản là kết hợp với oxi, và chất bị biến đổi mang tên chất bị oxi hóa. Về sau, khi hóa học nhận ra điểm chung thật sự giữa các phản ứng là sự dịch chuyển electron, định nghĩa được mở rộng nhưng cái tên cũ vẫn giữ nguyên. Vì vậy hãy nhớ rằng chữ oxi trong thuật ngữ là dấu vết của nguồn gốc, không phải điều kiện bắt buộc: một chất có thể bị oxi hóa bởi chất oxi hóa (oxidizing agent) hoàn toàn không chứa oxi.

Bấm vào từng hộp — xem số oxi hóa đi lên hay đi xuống, rồi mới dán nhãn

Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — mở khoá bằng tài khoản 0đ.

Tạo tài khoản miễn phí

Câu hỏi "which species is oxidized" luôn phải kèm lý do bằng số oxi hóa.

Trước khi trả lời, hãy gán số oxi hóa cho mọi nguyên tử ở cả hai vế ngay trên phương trình.

Trong bài pin điện hóa, loài bị oxi hóa luôn ở cực dương của pin, tức anot (anode).

Tần suất trong đề AP ChemistryThường xuyên

Bước 1: Gán số oxi hóa (oxidation number) cho từng dạng chất. Nhôm ở dạng đơn chất nên có số oxi hóa bằng

0

, còn trong sản phẩm nó tồn tại dưới dạng

\text{Al}^{3+}

nên số oxi hóa là

+3

. Ngược lại, ion

\text{Zn}^{2+}

có số oxi hóa

+2

và biến thành kim loại kẽm với số oxi hóa

0

. Như vậy nhôm tăng số oxi hóa còn kẽm giảm.

2Bước 2: Kết luận cho ý (a): chất bị oxi hóa là

\text{Al}(s)

, vì số oxi hóa của nó đi từ

0

lên

+3

, tức mỗi nguyên tử nhường

3

electron. Khi trả lời loại câu hỏi này, phải nêu rõ con số trước và sau, chứ chỉ viết "nhôm bị oxi hóa" thì chưa đủ để được trọn điểm phần biện luận. Cũng cần nhớ rằng chính chất bị oxi hóa đóng vai trò chất khử (reducing agent) cho chất kia.

3Bước 3: Ý (b): bán phản ứng oxi hóa (oxidation half-reaction) là

\text{Al}(s) \rightarrow \text{Al}^{3+}(aq) + 3e^{-}

và bán phản ứng khử là

\text{Zn}^{2+}(aq) + 2e^{-} \rightarrow \text{Zn}(s)

Electron nằm ở vế phải trong quá trình oxi hóa vì chất đó nhường electron; ở quá trình khử thì electron nằm ở vế trái vì chất đó nhận.

4Bước 4: Ý (c): tính số mol nhôm đã phản ứng.

n_{\text{Al}} = \frac{0{,}540}{26{,}98} = 2{,}00\times 10^{-2}\text{ mol}

Mỗi mol nhôm nhường

3

mol electron, nên số mol electron chuyển đi là

n_{e^{-}} = 3 \times 2{,}00\times 10^{-2} = 6{,}00\times 10^{-2}\text{ mol}

5Bước 5: Số electron mà nhôm nhường bằng đúng số electron mà

\text{Zn}^{2+}

nhận, mà mỗi ion kẽm nhận

2

electron. Do đó

n_{\text{Zn}} = \frac{6{,}00\times 10^{-2}}{2} = 3{,}00\times 10^{-2}\text{ mol} \quad\Rightarrow\quad m_{\text{Zn}} = 3{,}00\times 10^{-2}\times 65{,}38 = 1{,}96\text{ g}

Tổng điện lượng suy ra từ hằng số Faraday (Faraday constant):

q = n_{e^{-}}F = 6{,}00\times 10^{-2}\times 96485 = 5{,}79\times 10^{3}\text{ C}

Nhôm kim loại là chất bị oxi hóa vì số oxi hóa của nó tăng từ $0$ lên $+3$ , đồng nghĩa mỗi nguyên tử nhường $3$ electron cho $\text{Zn}^{2+}$ . Từ $0{,}540\text{ g}$ nhôm, tức $2{,}00\times 10^{-2}\text{ mol}$ , có $6{,}00\times 10^{-2}\text{ mol}$ electron được chuyển đi, tạo ra $1{,}96\text{ g}$ kẽm bám trên thành cốc và ứng với điện lượng $5{,}79\times 10^{3}\text{ C}$ .

2Ví dụ 2/2

Khí hydrogen sulfide trong khí thải công nghiệp được đốt cháy trong không khí theo phản ứng

2\,\text{H}_2\text{S}(g) + 3\,\text{O}_2(g) \rightarrow 2\,\text{SO}_2(g) + 2\,\text{H}_2\text{O}(g)

Đây là một phản ứng oxi hóa – khử nhưng không có ion kim loại nào tham gia, nên phải dựa hoàn toàn vào số oxi hóa để phân tích.

aXác định số oxi hóa của lưu huỳnh và của oxygen trong tất cả các chất tham gia và sản phẩm.
bChỉ ra chất bị oxi hóa và chất bị khử, kèm giải thích.
cChứng minh rằng số electron nhường và số electron nhận trong phương trình đã cho là cân bằng.

1Bước 1: Trong

\text{H}_2\text{S}

, hydrogen liên kết với phi kim nên mang số oxi hóa

+1

. Vì phân tử trung hòa nên

2(+1) + x = 0

, suy ra lưu huỳnh có số oxi hóa

-2

. Còn

\text{O}_2

là đơn chất, mọi nguyên tử oxygen trong đó đều có số oxi hóa

0

2Bước 2: Xét sản phẩm. Trong

\text{SO}_2

, oxygen có số oxi hóa

-2

nên

x + 2(-2) = 0

, tức lưu huỳnh mang

+4

. Trong

\text{H}_2\text{O}

, hydrogen vẫn là

+1

và oxygen là

-2

. Vậy hydrogen giữ nguyên

+1

ở cả hai vế và không tham gia vào quá trình chuyển electron.

3Bước 3: Ý (b): lưu huỳnh đi từ

-2

lên

+4

, tức tăng

6

đơn vị, nên

\text{H}_2\text{S}

là chất bị oxi hóa và đồng thời là chất khử của phản ứng. Ngược lại, oxygen đi từ

0

xuống

-2

, nghĩa là nhận electron, nên

\text{O}_2

là chất bị khử và đóng vai trò chất oxi hóa. Lưu ý cách diễn đạt: đề thường yêu cầu chỉ ra "chất" chứ không phải "nguyên tố", nên câu trả lời đúng là

\text{H}_2\text{S}

, có thể nói thêm rằng sự thay đổi xảy ra ở nguyên tử lưu huỳnh.

4Bước 4: Ý (c): đếm electron theo đúng hệ số của phương trình. Vế trái có

2

nguyên tử lưu huỳnh, mỗi nguyên tử nhường

6

electron, nên tổng electron nhường là

2 \times 6 = 12

Đây là con số phải khớp với phần electron nhận thì phương trình mới cân bằng về mặt điện tích.

5Bước 5: Phía chất oxi hóa,

3\,\text{O}_2

tương ứng với

6

nguyên tử oxygen, mỗi nguyên tử nhận

2

electron:

6 \times 2 = 12

Hai con số bằng nhau, nên phản ứng đã cân bằng electron. Nếu hai tổng lệch nhau thì chắc chắn hệ số hoặc số oxi hóa đã bị gán sai và phải kiểm tra lại từ đầu.

Chất bị oxi hóa là $\text{H}_2\text{S}$ , vì lưu huỳnh trong đó tăng số oxi hóa từ $-2$ lên $+4$ và nhường tổng cộng $12$ electron cho $6$ nguyên tử oxygen, mỗi nguyên tử nhận $2$ electron. Oxygen phân tử là chất bị khử, còn hydrogen giữ nguyên số oxi hóa $+1$ và không tham gia chuyển electron. Ví dụ này cho thấy khái niệm chất bị oxi hóa vẫn áp dụng được ngay cả khi không có electron nào bị nhường trọn vẹn, miễn là số oxi hóa tăng lên.

Liên quansố oxi hóachất khử (sắp có)

Mục tiêu và lộ trình unit xem miễn phí — làm bài tập và lưu tiến độ cần tài khoản 0đ.