Oksidasyon Nedir? Elektron Kaybı ve Temel Örnekler

Oksidasyonun Tanımı ve Elektron Kaybı

Oksidasyon, bir atomun, iyonun veya bileşik içindeki elementin elektron kaybetmesidir. Elektronlar negatif yüklü olduğu için bir tür elektron verdiğinde daha pozitif bir duruma geçer. Bu nedenle oksidasyon, yükseltgenme basamağındaki artışla da tanımlanır. Yükseltgenme basamağı, bir bileşikteki atomun bağ elektronları tamamen iyonikmiş gibi kabul edildiğinde sahip olacağı varsayımsal yüktür.

İyonik bir tepkimede elektron kaybı doğrudan gösterilebilir. Sodyum atomu bir elektron verdiğinde Na+ iyonuna dönüşür: Na → Na+ + e−. Sodyumun yükseltgenme basamağı 0’dan +1’e çıktığı için bu değişim oksidasyondur. Aynı tepkimede klor elektron alır; yani sodyumun verdiği elektronlar başka bir türe aktarılır. Böylece oksidasyon tek başına rastgele bir elektron kaybı değil, kimyasal tepkimedeki elektron alışverişinin bir parçasıdır.

Elektronların açıkça bir atomdan diğerine geçtiği iyonik tepkimelerde oksidasyonu elektron kaybıyla izlemek kolaydır. Kovalent bileşiklerde ise elektronlar bütünüyle aktarılmış görünmeyebilir. Bu durumda elementlerin tepkime öncesi ve sonrası yükseltgenme basamakları karşılaştırılır. Değer artıyorsa o element oksitlenmiştir. Örneğin C2H4’ün CO2’ye dönüşmesinde karbonun yükseltgenme basamağı −2’den +4’e çıkar; karbon elektron kaybetmiş kabul edilir ve oksidasyona uğrar.

Oksidasyonu Tanıma Ölçütleri

Bir tepkimede oksidasyon gerçekleşip gerçekleşmediğini anlamanın ilk yolu elektron alışverişini incelemektir. Bir element elektron veriyorsa oksitlenir; elektron alan başka bir element varsa o element indirgenir. Elektronların açıkça gösterilmediği kovalent tepkimelerde ise elementin yükseltgenme basamağı karşılaştırılır. Bir elementin yükseltgenme basamağının artması oksidasyon, azalması ise indirgenme göstergesidir.

Örneğin Ga elementinin yükseltgenme basamağı element hâlinde 0 iken GaBr3 içinde +3 olur. Bu artış, galyumun oksitlendiğini gösterir. Br2 içindeki bromun basamağı 0’dan GaBr3 içinde −1’e düştüğü için brom indirgenmiştir. Bu nedenle en az bir elementin yükseltgenme basamağı değişiyorsa tepkime redokstur; tüm elementlerin değerleri değişmeden kalıyorsa oksidasyon gerçekleşmez. Yükseltgenme basamağı hesaplama kuralları ve elektrokimyasal oksidasyon ile anot süreçleri ayrı konularda incelenir.

Oksidasyonun Oksijen Kazanımıyla İlişkisi

Oksidasyon sözcüğü başlangıçta oksijen molekülü (O2) içeren tepkimeleri tanımlamak için kullanılmıştır. Oksijen birçok elementle tepkimeye girerek oksit oluşturduğu için oksijen kazanımı, oksidasyonun sık karşılaşılan bir görünümüdür. Örneğin ametaller oksijenle tepkimeye girerek ametal oksitleri oluşturabilir. Bir bileşikteki element daha yüksek bir yükseltgenme basamağına çıkabiliyorsa oksijen, o elementin daha fazla oksitlenmesine katkıda bulunabilir. Hidrojen sülfürdeki kükürt −2 yükseltgenme basamağındayken oksijenle tepkime sonucunda kükürt dioksite dönüşebilir; bu sırada kükürdün yükseltgenme basamağı artar.

Bununla birlikte oksidasyonu yalnızca oksijen kazanımı olarak tanımlamak doğru değildir. Sodyumun klorla tepkimesinde ürün sodyum klorürdür ve tepkimede oksijen bulunmaz; yine de sodyum elektron verdiği için oksitlenir. Ayrıca oksijen içeren her tepkimede oksitlenen element oksijen olmak zorunda değildir. OF2 bileşiğinde oksijenin yükseltgenme basamağı +2’dir; bu nedenle asıl ölçüt, oksijenin bulunup bulunmaması değil, hangi elementin elektron kaybettiği veya yükseltgenme basamağının arttığıdır.

Temel Oksidasyon Örnekleri

Basit bir oksidasyon örneğinde metal atomu elektron vererek pozitif iyon hâline geçer. Sodyumun klorla tepkimesinde sodyum elektron kaybeder ve Na+ olur. Klor ise bu elektronları alarak Cl− hâline geçer. Sodyumun yükseltgenme basamağı 0’dan +1’e yükseldiği için sodyum oksitlenmiş, klorun basamağı 0’dan −1’e düştüğü için klor indirgenmiştir. Bu örnek, oksidasyonun oksijen gerektirmediğini açık biçimde gösterir.

Bir başka örnekte galyum element hâlinde 0 yükseltgenme basamağına sahipken GaBr3 içinde +3 değerine ulaşır. Galyumun basamağı arttığından galyum oksidasyona uğramıştır. Br2’deki bromun 0’dan −1’e düşmesi ise eş zamanlı indirgenmeyi gösterir.

Oksijenli tepkimelerde de aynı ölçüt kullanılır. C2H4’ün yanma tepkimesinde karbonun yükseltgenme basamağı −2’den CO2 içinde +4’e çıkar; karbon oksitlenir. O2’deki oksijenin basamağı 0’dan su içinde −2’ye düştüğü için oksijen indirgenir. Böylece yanma, oksijen içerdiği için değil, elementlerin yükseltgenme basamakları değiştiği için redoks tepkimesi olarak değerlendirilir. Redoks tepkimelerinin denkleştirilmesi, tepkimedeki elektron ve atom sayılarını eşitlemeye odaklanan ayrı bir konudur.