II.16. Reacția de oxidare.

Reacția de oxidare este procesul chimic prin care :

• se introduce oxigen în molecula unui compus organic;
• se mărește conținutul de oxigen al unei molecule;
• se micșorează conținutul de hidrogen al unei molecule;
• se schimbă natura unei grupe funcționale în sensul creșterii valenței.

Reacția de oxidare poate decurge:

• cu oxigen molecular, în prezența catalizatorilor (metale, oxizi metalici, săruri) și la temperaturi și presiuni ridicate;
• cu agenți oxidanți (K₂Cr₂O₇, KMnO₄) în mediu acid sau bazic;
• cu săruri complexe ale unor metale tranziționale (reactiv Tollens, Fehling).

Reacțiile de oxidare decurg în mai multe moduri:

- Oxidarea completă (arderea) are loc cu formarea CO₂, H₂O, C etc.

De exemplu, alcoolul etilic în reacție cu oxigenul din aer formează apă și dioxid de carbon.

C₂H₅OH + 3O₂ → 3H₂O + 2CO₂ ↑

- Oxidarea incompletă are loc cu formarea unor compuși ce conțin oxigen (alcooli, aldehide, cetone, acizi carboxilici etc.

Exemple:

- la oxidarea blândă cu dicromat de potasiu în soluție acidulată cu acid sulfuric, alcoolul etilic se transformă în acetaldehidă.

Ionul dicromat Cr₂O₇^-2 portocaliu trece la ionul crom(III) Cr⁺³ de culoare verde.

K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 4H₂O + 3[O]

Ecuația reacției chimice:

- Reacția alcoolului etilic cu permanganatul de potasiu în mediu acid duce la formarea intermediară a acetaldehidei și mai apoi la formarea acidului acetic (CH₃COOH).

Ionul permanganat MnO₄^- violet trece la ionul Mn⁺² incolor.

2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O + 5[O]

Ecuația reacției chimice:

- Reacția de oxidare a etanolului poate avea loc prin fermentarea oxidativă a alcoolului în prezența unei enzime (alcooloxidază) din cultura unor bacterii (mycoderma aceti) din aer cu formarea acidului acetic. Astfel, prin fermentația vinului se obține oțetul cu o concentrație de 3-6% acid acetic.

🤔 Pentru curioși

Alcoolul este metabolizat de ficat, care are sarcina de a scăpa de substanțele toxice. Un consum ridicat de alcool poate suprasolicita ficatul producând boli ale acestuia (ciroză hepatică), boli cardiovasculare, boli digestive, cancere, distruge celulele creierului.

Reacția de oxidare a etanolului în corpul uman are loc cu ajutorul unei enzime din ficat numită alcool-dehidrogenază (ADH) formând acetaldehidă. Oxidarea acetaldehidei în acid acetic este catalizată de o altă enzimă numită aldehid-dehidrogenază-2 (ALDH₂). Corpul poate excreta acidul acetic sau sarea sa, acetatul, sau îl poate transforma în energie (de aceea alcoolul are multe calorii).

- Oxidarea degradativă are loc cu ruperea unei legături C-C și formarea unui amestec de substanțe cu un număr mai mic de atomi de C;

De exemplu, reacția de oxidare degradativă a etenei (oxidarea energică) are loc în prezența agenților oxidanți (KMnO₄) în mediu de acid sulfuric sau în prezența dicromatului de potasiu (K₂Cr₂O₇) în mediu de acid sulfuric; este o reacție de oxidare degradativă ce decurge cu ruperea legăturii duble obținându-se compuși cu număr mai mic de atomi de carbon ca acizi, cetone, dioxid de carbon, apă.

Schema generală

- Autooxidarea are loc cu formarea unor produși intermediari ce constituie catalizatori ai reacției de oxidare (autooxidarea aldehidelor, râncezirea grăsimilor etc.).

De exemplu, o reacție utilizată industrial este autooxidarea aldehidelor, sub acțiunea oxigenului din aer și a luminii, care formează acizi carboxilici cu același număr de atomi de carbon.