Chuyện về phản ứng oxi hóa khử

Cuộc sống hằng ngày của tất cả chúng ta, hàng tá phương tiện đi lại đang vận động và di chuyển trên đường, một nhà ảo thuật tài ba đang đốt cháy tay mình trên ngọn lửa kinh hoàng, những bài tập mà tụi học trò của tôi đang vò đầu bứt tóc để làm và chiếc máy tính hay smartphone mấy ông dùng để đọc topic này. Tất cả đều bắt nguồn một điểm chung, đó là phản ứng oxi hóa khử. Vậy phản ứng oxi hóa khử là gì ? À, tôi hỏi cho vui thôi, chứ chắc ai cũng từng học qua về nó rồi. Vậy thôi đổi câu hỏi tí, có ai còn nhớ phản ứng oxi hóa khử là gì không ?Thôi, mấy ông không cần phải search google đâu, để tôi nói luôn cho. Theo sách giáo khoa hóa học 10 nâng cao thì :

“ Phản ứng oxi hóa khử là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển electron giữa những chất hay còn gọi là phản ứng có sự đổi khác số oxi hóa của những nguyên tố ” .

Kết quả hình ảnh cho oxidation - reduction reaction meme

Bỏ qua hết việc phải nhớ đống định nghĩa về chất oxi hóa, chất khử, quy trình oxi hóa, bla bla … thì phản ứng oxi hóa khử là một phản ứng rất quan trọng so với mọi hoạt động giải trí trên Trái đất này. Chúng ta hoàn toàn có thể sống được là nhờ những phản ứng trao đổi chất bên trong khung hình phân phối nguồn năng lượng. Vậy tại sao tôi biết đó là phản ứng oxi hóa nhỉ ? Hằng ngày, tất cả chúng ta trong quy trình hô hấp, tất cả chúng ta hít vào khí oxi và thở ra khí cacbonic. Giờ nghiên cứu và phân tích tí nhé, trong phân tử oxi ( O2 ), O có số oxi hóa là 0, còn trong phân tử CO2, O có oxi hóa là – 2. Thấy chưa, rõ ràng là ông Oxi này có sự biến hóa số oxi hóa rồi, do đó, chắc như đinh có phản ứng oxi hóa khử xảy ra, chỉ là tôi không biết xảy ra đúng mực chỗ nào thôi, cái này để cho ông nào dạy Sinh vô chỉ. Còn tại sao tôi biết phản ứng này phân phối nguồn năng lượng cho khung hình thì từ từ tôi nói sau. Như vậy thì mấy ông cũng biết được rằng xe cộ hoạt động giải trí nhờ đâu rồi chứ. Bọn nó chạy được là nhờ nguồn năng lượng tỏa ra từ phản ứng đốt cháy nguyên vật liệu đó. Cái chính sách để chuyển nguồn năng lượng từ dạng nhiệt năng sang cơ năng thì thôi, để mấy ông dạy Lý trình diễn cho .Một số phương tiện đi lại lúc bấy giờ và chắc như đinh trong tương lai nữa chạy bằng pin, máy tính với smartphone của mấy ông cũng chạy bằng pin. Mà mà thực chất dòng điện có được nhờ pin thực ra cũng là một phản ứng oxi hóa khử giữa hai cực với nhau. Rồi rồi, tiếp thôi. Mà chắc tôi không phải nói nguyên do tại sao lũ học trò của tôi đang vật vã với đống bài tập đâu nhỉ, mấy ông trải qua hết rồi mà .Có một yếu tố mà tôi rất muốn đề cập ở đây, đó là vẻ đẹp của phản ứng oxi hóa – khử. Phản ứng oxi hóa – khử, đẹp ở chỗ nào ? Tôi sẽ không hỏi câu này với học trò của mình, vì chắc như đinh tụi nó sẽ chuẩn bị sẵn sàng nhảy lên xâu xé tôi sau khi tôi vừa nói ra. Vậy nên tôi mới quyết định hành động đem lên đây .

Điều đẹp nhất trong phản ứng oxi hóa khử không phải là ở màu sắc sặc sỡ của các chất ở các trạng thái oxi hóa khác nhau, cũng không phải là những tiếng nổ đùng đùng khi một đứa học trò nào đó lén cho natri vào nước, tất nhiên lại càng không phải một hầm bà lằng những công thức giải bài tập. Theo tôi, cái đẹp nhất trong phản ứng oxi hóa khử là sự cân bằng.

Trong văn hóa truyền thống của người Á đông từ ngàn đời này đã luôn tôn vinh sự cân đối. Nho giáo ý niệm Trung dung là sự ôn hòa, cân đối, không thái quá, không thiên lệch về bên này hoặc bên kia và luôn khuyến khích con người phải luôn giữ đạo Trung dung, không bị hấp dẫn theo đám đông. Một ví dụ nổi bật về sự cân đối bộc lộ rõ ràng trong đồ hình Tiên Thiên Bát Quái của Đạo giáo. Trong đồ hình này, tổng thể tám nguồn nguồn năng lượng khí được cân đối nhờ nguồn đối xứng. Trời được cân đối bời đất, nước được cân đối bởi lửa. Cha được cân đối bởi mẹ, con trai thứ được cân đối bởi con gái thứ .Tôi nói cái đống ở trên cốt chỉ đang mong mấy ông quên đi khỏi đầu nỗi ám về cái gọi là cân đối phương trình phản ứng thôi. Ở đây, tôi không bắt mấy ông phải làm bài tập đâu, yên tâm. Trong phản ứng oxi hóa khử, sự cân đối luôn bộc lộ qua số electron trao đổi. Các phân tử phản ứng theo tỉ lệ làm thế nào cho tổng số electron nhường phải bằng số electron nhận. Mà phải thôi, bọn nó mà không bằng nhau thì electron dư mọc ở đâu ra ? Mặt khác, khi cùng một lượng chất chuyển sang trạng thái oxi hóa mới bằng nhiều con đường khác nhau thì tổng electron nhường nhận theo từng con đường luôn bằng nhau, đây là một ví dụ của định luật bảo toàn electron, một trong những cái tôi cho là khá hay của Hóa học. Nếu bài tập hóa học chỉ đơn thuần xuất phát từ đây thì có lẽ rằng đời sống sẽ tươi đẹp biết bao. Nhưng rất tiếc, đời sống không thuận tiện, toàn bộ những hình tượng đáng yêu và dễ thương của môn Hóa đã bị sự chen chân của môn Toán đạp đổ. Đó cũng là lí do Hóa học bị hắt hủi .

Sự cân bằng trong phản ứng oxi hóa khử còn thể hiện qua hiệu ứng nhiệt của nó. Có những phản ứng khi xảy ra thì tỏa nhiệt, như tôi giới thiệu ở trên. Có những phản ứng khác lại cần cung cấp nhiệt độ mới phản ứng, phản ứng này gọi là phản ứng thu nhiệt. Vậy, làm sao để biết phản ứng nào thì tỏa còn phản ứng nào thu? Và làm sao để biết chính xác được nó tỏa và thu bao nhiêu?

Nhiệt tỏa ra hay thu vào về thực chất chỉ là nguồn năng lượng. Mà những ông biết rồi đấy, nguồn năng lượng không tự sinh ra, cũng không tự mất đi, nói cách khác, nguồn năng lượng được bảo toàn. Bản thân trong mỗi chất hóa học đều mang nguồn năng lượng trong mỗi link của nó, và khi phản ứng với nhau để tạo thành chất khác thì nguồn năng lượng link trong chất loại sản phẩm sẽ khác với chất khởi đầu. Vậy chắc như đinh có sự chênh lệch nguồn năng lượng rồi đó, giám sát thì sẽ biết đúng chuẩn lượng nhiệt trao đổi. Giờ tôi chỉ nhìn phản ứng thì làm thế nào biết nó tỏa hay thu. Cái cần chăm sóc là ông nào có mức nguồn năng lượng thấp hơn ông nào. Giờ xét cái ví dụ nho nhỏ nhé ! Khi mấy ông quẩy bung lụa ở một party nào đó với khi mấy ông nằm ngủ ở nhà, trường hợp nào mấy ông có mức nguồn năng lượng cao hơn. Tất nhiên là cái tiên phong phải có mức nguồn năng lượng lớn hơn rồi, đố mấy ông hết nguồn năng lượng mà còn quẩy được. Như vậy, cái trạng thái ngủ của ông sẽ có mức nguồn năng lượng thấp hơn, hay nói theo ngôn từ hóa học thì nó ở trạng thái bền hơn. Như vậy, trong phản ứng hóa học, khi tạo thành mẫu sản phẩm bền hơn thì nó sẽ tỏa nhiệt, do sự chênh lệch nguồn năng lượng giữa chất tham gia và chất loại sản phẩm mà không biết bỏ đi đâu. Trường hợp ngược lại sẽ là phản ứng thu nhiệt, khi mà ông tham gia có mức nguồn năng lượng thấp chuyển thành ông khác có mức nguồn năng lượng cao thì cần phải cung ứng nguồn năng lượng cho mấy ổng. Năng lượng này hoàn toàn có thể dạng nhiệt hoặc điện .Giờ thì mấy ông biết được sao mấy phản ứng trên kia lại tỏa nhiệt rồi đấy ?P / s : Đây chỉ là phút lảm nhảm của tác giả trong lúc làm đề cương ôn tập học kì cho tụi nhỏ. Chả biết bỏ vào hạng mục nào nên để tạm vào KH-CN vậy .