ඔක්සිකරණය හා ඔක්සිහරණය
(Oxidation and Reduction). ඔක්සිකරණය යනුවෙන් කලින් අදහස් කරන ලද්දේ කිසියම් ද්‍රව්‍යයකට ඔක්සිජන් එකතු කිරීම පමණි. එසේ ම ඔක්සිහරණය යනුවෙන් අදහස් කරන ලද්දේ කිසියම් ද්‍රව්‍යයකින් ඔක්සිජන් අස්කිරීමයි. බොහෝ මූලද්‍රව්‍ය සමග ඔක්සිජන් සංයෝජනය වීමෙන් ඔක්සයිඩ (බ.) සෑදේ. මේ සංයෝජන කාර්යාවලියට ඔක්සිකරණය යන්න භාවිත විය. නිදසුනක් දක්වතොත්, මැග්නීසියම් වාතයේ රත් කළ විට මැග්නීසියම් ඔක්සයිඩය සෑදේ. 2Mg+O2=2MgO. යකඩ වාතයේ රත් කළ විට පෙරික් ඔක්සයිඩය සෑදේ. 4Fe+3O2=2Fe2,O3. මෙයට විරුද්ධ කාර්යාවලිය, එනම් ඔක්සිජන් අඩංගු සංයෝගයකින් ඔක්සිජන් ඉවත් කිරීම, ඔක්සිහරණය නමින් හැඳින්විණි. ඊට නිදසුනක් දක්වතොත්, රත් කරන ලද කියුප්රික් ඔක්සයිඩය උඩින් හයිඩ්රජන් යැවීමෙන් ඔක්සයිඩය තඹ බවට ඔක්සිහරණය වී යයි කියනු ලැබේ. CuO+H2=Cu+ H2O. ඔක්සිකරණය හා ඔක්සිහරණය යන පද දෙක ඉතා සරල ලෙස කලින් භාවිත වූ අන්දම මේ නිදසුන්වලින් දැක්වේ.
වැඩි කල් නොගොස් ම මෙම දෙපදය වඩා පුළුල් අර්ථයකින් ගැනිණ. හයිඩ්රජන් අඩංගු සංයෝගයකින් හයිඩ්රජන් ඉවත් කිරීමත් ඔක්සිහරණ කාර්යාවලිය හා කිට්ටු සබඳකමක් දක්වන බව පැහැදිලි විය. 4NH3+3O2=2N2+6H2O. මේ ප්‍රතික්‍රියාවෙහි ඇමෝනියාවලින් හයිඩ්රජන් ඉවත් කොට නයිට්රජන් සෑදීම ඔක්සිකරණ කාර්යාවලියක් සේ සැලකිය හැකිය. එමෙන් ම ඔක්සිජන් ඉවත් කිරීම පමණක් නොව හයිඩ්රජන් එකතු කිරීමත් ඔක්සිහරණ කාර්යාවලියක් වශයෙන් සලකන ලදි. රසායන විද්‍යාව දියුණු වත් ම මේ සංකල්පය තව තවත් පුළුල් කරන ලදි. ඔක්සිජන් හෝ හයිඩ්රජන් හෝ සම්බන්ධ නොවන ඇතැම් ප්‍රතික්‍රියාවන් ද ඔක්සිකරණ හා ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියා වශයෙන් සලකන ලදි. නිදසුන් වශයෙන් ගතහොත්, ක්ලෝරීන් හෝ බ්රෝමීන් හෝ ගෙන්දගම් (සල්පර්) හෝ ලෝහ සමඟ සංයෝජනය වන ප්‍රතික්‍රියා ද විද්‍යුත් ඍණ මූල ද්‍රව්‍ය එකතු කිරීම ද ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාවෝයි.
2Al+3Cl2=2AlCl3
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
මේ ප්‍රතික්‍රියාවල ඇලුමිනියම් ලෝහය ඇලුමිනියම් ක්ලෝරයිඩ් බවට ද පෙරස් ක්ලෝරයිඩ් පෙරික් ක්ලෝරයිඩ් බවට ද ඔක්සිකරණය කෙරේ. එමෙන් ම ඇලුමිනියම් ක්ලෝරයිඩ් ඇලුමිනියම් ලෝහය බවට ද පෙරික් ක්ලෝරයිඩ් පෙරස් ක්ලෝරයිඩ් බවට ද පරිවර්තනය කරමින් අනික් අතට සිදුවන ප්‍රතික්‍රියාවන් ද ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියා වශයෙන් සැලකිය හැකියි.
2FeCl3+2Hl=2FeCl2+I2+2HCl
ඉහත සඳහන් ප්‍රතික්‍රියාවේ පෙරික් ක්ලෝරයිඩ් හයිඩ්රජන් අයඩයිඩ් මගින් පෙරස් ක්ලෝරයිඩ් බවට ඔක්සිහරණය කෙරේ. හයිඩ්රජන් අයඩයිඩ් අයඩින් බවට ඔක්සිකරණය වීම ද එකවිට සිදු වේ. පහත සඳහන් ප්‍රතික්‍රියාවේ ම’කියුරික් ක්ලෝරයිඩ ම’කියුරස් ක්ලෝරයිඩ් බවට ඔක්සිකරණය වීම ද ස්ටැනස් ක්ලෝරයිඩ් ස්ටැනික් ක්ලෝරයිඩ් බවට ඔක්සිකරණය වීම ද එකවිට සිදු වේ.
2HgCl2+SnCI2=Hg2Cl2+SnCl4
එබැවින් ඔක්සිකරණය හා ඔක්සිහරණය සාමාන්‍යයෙන් පරස්පර වශයෙන් කෙරෙන කාර්යාවලි සේ ගිණිය හැකියි. එක් ද්‍රව්‍යයක් ඔක්සිකරණය කෙරෙන අතර අනික් ද්‍රව්‍යය ඔක්සිහරණය කෙරේ. මේ වර්ගවල ප්‍රතික්‍රියා සියල්ල ම අඩංගු කිරීම පිණිස මේ පද දෙකේ අර්ථ පුළුල් කිරීම අවශ්‍ය බව වැටහිණි. ඔක්සිජන් එකතු කිරීම හෝ විද්‍යුත් ඍණ පරමාණුවක් හෝ ඛණ්ඩකයක් (radical) එකතු කිරීම හෝ හයිඩ්රජන් ඉවත් කිරීම හෝ විද්‍යුත් ධන පරමාණුවක් හෝ ඛණ්ඩකයක් ඉවත් කිරීම හෝ කෙරෙන ප්‍රතික්‍රියාවන්ට ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියා යයි භාවිත විය. හයිඩ්රජන් එකතු කිරීම හෝ විද්‍යුත් ධන පරමාණුවක් හෝ ඛණ්ඩකයක් එකතු කිරීම හෝ ඔක්සිජන්, විද්‍යුත් ඍණ පරමාණුවක් හෝ ඛණ්ඩකයක් ඉවත් කිරීම හෝ කෙරෙන ප්‍රතික්‍රියාවන්ට ඔක්සිහරණය යයි භාවිත විය.
ඉලෙක්ට්‍රෝන සංකල්පය අනුව මේ පදවලට කලින් දී තිබුණාට වඩා පුළුල් හා නිවැරදි අර්ථ දී ඇත. මේ පද දැන් යොදනු ලබන්නේ රසායන ප්‍රතික්‍රියාවක් සිදු වන විට මූල ද්‍රව්‍යයක විද්‍යුත් ආරෝපණවල ඇති වන විපර්යාසවලටය. ඔක්සිකරණ ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියා සෑම විට ම සිදුවන්නේ එක් පරමාණු සමූහයකින් හෝ අයන සමූහයකින් තවත් පරමාණු සමූහයකට හෝ අයන සමූහයකට ඉලෙක්ට්‍රෝන පවරා දීමත් සමඟය. ඔක්සිකරණය වූ ද්‍රව්‍යයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කෙරේ. ඔක්සිහරණය වූ ද්‍රව්‍යය ඉලෙක්ට්‍රෝන අයත් කරගනියි. නිදසුන් කිහිපයක් පහත දැක්වේ.
(1) ඔක්සිජන් හා මැග්නීසියම් අතර ප්‍රතික්‍රියාව:
8888888888888888888888888888
මැග්නීසියම් පරමාණුවේ පිට කවචයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 2ක් තිබේ. ඔක්සිජන් සමග ක්‍රියාකරන විට මැග්නීසියම් පරමාණු දෙකෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන 4ක් පරමාණු දෙකකින් යුක්ත ඔක්සිජන් අණුවට පැවරේ. මෙහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන් ධන ආරෝපණ දෙකකින් යුත් Mg++ අයන මැග්නීසියම් පරමාණුවලින් සෑදේ. ඍණ ආරෝපණ දෙකකින් යුත් 0-- අයන ඔක්සිජන් පරමාණුවලින් සෑදේ. මැග්නීසියම් අයන ඔක්සිජන් අයන සමඟ සංයෝජනය වී MgO සෑදේ. මෙලෙස මැග්නීසියම්වල ඔක්සිකරණයේ දී මැග්නීසියම්වලින් ඔක්සිජන්වලට ඉලෙක්ට්‍රෝන ලැබේ.
(2) හයිඩ්රජන්වලින් කියුප්රික් ඔක්සයිඩයේ ඔක්සිහරණය
කියුප්රික් ඔක්සයිඩයේ තිබෙන කොපර් අයනයට ධන ආරෝපණ දෙකක් ද ඔක්සිජන් අයනයට ඍණ ආරෝපණ දෙකක් ද ඇත. ප්‍රතික්‍රියාව සිදු වන විට හයිඩ්රජන් පරමාණු දෙකෙන් (අණුවෙන්) ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් කියුප්රික් අයනයට ලැබේ. එවිට තඹ උදාසීන වී හයිඩ්රජන් අයන දෙකක් සෑදේ. සෑදුණු හයිඩ්රජන් අයන දෙක ඔක්සිජන් අයනත් සමඟ සංයෝජනය වී ජල අණුවක් සෑදේ. කියුප්රික් අයනයට ඉලෙක්ට්‍රෝන එකතු කිරීමක් සමඟ ම කියුප්රික් ඔක්සයිඩයේ ඔක්සිහරණය සිදු වේ.
(3) ආම්ලීකෘත KMnO4 මගින් පෙරස් සල්පේටය පෙරික් සල්ෆේටයට ඔක්සිකරණය වීම:
අණුක ආකාරයෙන් (molecular form) මේ ප්‍රතික්‍රියාව මෙසේ ප්‍රකාශ කළ හැකිය:
888888888888888888888888888888888
අයන අනුව එය මෙසේ ප්‍රකාශ කළ හැකිය:
8888888888888888888888888888888
මැංගනීස් පරමාණු දෙකේ එකිනෙකෙහි තිබෙන ඉලෙක්ට්‍රෝන 7 ඉලෙක්ට්‍රෝන 2ක දක්වා අඩු වී තිබේ. මෙහි දී මුළු ලාභය ඉලෙක්ට්‍රෝන 10ක් වේ. පෙරස් පරමාණු 10ක් පෙරික් බවට ඔක්සිකරණය කෙරේ. මෙහි දී මුළු අලාභය ඉලෙක්ට්‍රෝන 10ක් වේ.
ඕනෑ ම ද්‍රව්‍යයක ඔක්සිකරණය වෙනත් ද්‍රව්‍යයක සමකාල ඔක්සිහරණයත් සමඟ ම සිදු වන බව පෙනේ. මීට හේතුව එක් පරමාණු සමූහයකින් හෝ අයන සමූහයකින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් වීම වෙනත් පරමාණු සමූහයකට හෝ අයන සමූහයකට ඉලෙක්ට්‍රෝන එකතු වීමත් සමඟ සම්බන්ධ වීමය. මෙවැනි ප්‍රතික්‍රියා සියල්ලට ම ඔක්සිකරණ-ඔක්සිහරණ හෙවත් රෙඩොක්ස් (redox) ප්‍රතික්‍රියා යයි දැන් කියනු ලැබේ. ප්‍රතික්‍රියාවක දී යම් ද්‍රව්‍යයක පරමාණුවලට හෝ අයනවලට ඉලෙක්ට්‍රෝන එකතු වේ නම් ඒ ද්‍රව්‍යය ඔක්සිකාරකයක් වශයෙන් හැඳින්වේ. ප්‍රතික්‍රියාවක දී යම් ද්‍රව්‍යයක පරමාණුවලින් හෝ අයනවලින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් වේ නම් ඒ ද්‍රව්‍යය ඔක්සිහාරකයක් වශයෙන් හැඳින්වේ. ඔක්සිජන් (බ.), ඕසෝන් (බ.), හයිඩ්රජන් පෙරොක්සයිඩ් (බ.) හා වෙනත් පෙරොක්සයිඩ, උසස් ඔක්සයිඩ, හැලොජන (බ.) හා ඒවායේ ඔක්සිඅම්ල, නයිට්රික් අම්ලය (බ.), සල්පියුරික් අම්ලය (බ.), ක්රෝමික් අම්ලය හා පොටෑසියම් ප’මැංගනේට් යනාදිය හොඳින් දන්නා ඔක්සිකාරකයෝයි. මේවායින් බොහොමයක් කාර්මික රසායනයෙහි යොදනු ලැබේ. හයිඩ්රජන් (බ.), හයිඩ්රජන් සල්පයිඩ්, හයිඩ්රජන් අයඩයිඩ්, පොස්පීන්, කාබන් (බ.), කාබන් මොනොක්සයිඩ්, පොස්පරස් අම්ලය හා පොස්පේට, පොටෑසියම් සයනයිඩ්, පෙරස්, ස්ටැනස් හා ක්රෝමස් ලවණ හා සෝඩියම් (බ.), පොටෑසියම්, මැග්නීසියම්, ඇලුමිනියම් (බ.) වැනි ලෝහ යනාදිය හොඳින් දන්නා ඔක්සිහාරකයෝයි.
(සංස්කරණය: 1974)
