ઉપચયન (oxidation) : ઑક્સિજનનું ઉમેરાવું અથવા હાઇડ્રોજનનું દૂર થવું. રસાયણના વિકાસની શરૂઆતની આ વ્યાખ્યા ગણાય. પરમાણુના બંધારણની માહિતી સ્પષ્ટ થતાં રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં થતા પાયાના ફેરફારોની માહિતી મળી અને તેથી ઉપરની વ્યાખ્યા વધુ વ્યાપક બની. ઉપચયનથી વિરુદ્ધ પ્રકારની પ્રક્રિયા અપચયન (reduction) છે. આ બંને પ્રક્રિયાઓ એકબીજીની પૂરક હોઈ હમેશાં સાથે સાથે જ થતી હોય છે.
2H2 + O2 → 2H2O
હાઇડ્રોજન ઑક્સિજન સાથે સંયોજાય છે તેથી તેનું ઉપચયન થયું ગણાય, જ્યારે ઑક્સિજન હાઇડ્રોજન સાથે જોડાય છે તેથી તેનું અપચયન થયું ગણાય.
H2S + Cl2 → 2HCl + S
આમાં H2Sનું ઉપચયન અને Cl2 અપચયન થાય છે.
જે પદાર્થ ઑક્સિજન આપે છે અથવા હાઇડ્રોજન દૂર કરે છે તે ઉપચાયક (oxidising agent) કહેવાય છે અને જે હાઇડ્રોજન આપે કે ઑક્સિજન દૂર કરે તેને અપચાયક (reducing agent) કહે છે.
સંયોજકતાની ર્દષ્ટિએ કહી શકાય કે ઉપચયનમાં ધન સંયોજકતામાં વધારો અથવા ઋણ સંયોજકતામાં ઘટાડો થાય છે.
દા. ત., Fe2+ Cl2 + Clo2 → Fe3+Cl3
આમાં Fe2+ની સંયોજકતા વધીને Fe3+ થાય છે, એટલે ઉપચયન થાય છે; જ્યારે Cl2ની સંયોજકતા શૂન્યમાંથી (-1) થાય છે, એટલે તેનું અપચયન થયું ગણાય.
જરા ઝીણવટથી તપાસતાં માલૂમ પડશે કે Fe2+ માંથી Fe3+ થતાં ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થાય છે; જ્યારે Clમાંથી Cl1– થતાં ઇલેક્ટ્રૉનનો સ્વીકાર થાય છે. એટલે ઇલેક્ટ્રૉન જેમાંથી દૂર થાય તેનું ઉપચયન થયું ગણાય. અને ઇલેક્ટ્રૉનનો સ્વીકાર કરે તેનું અપચયન થયું ગણાય.
Fe2+ – e → Fe3+
Clo + e → Cl1–
એટલે ઉપચયનની વધુ વ્યાપક વ્યાખ્યા ઑક્સિજનનું ઉમેરાવું. હાઇડ્રોજનનું દૂર થવું. ધન સંયોજકતામાં વધારો ઋણ સંયોજકતામાં ઘટાડો અને ઇલેક્ટ્રૉનનું દૂર થવું એમ આપી શકાય. અપચયનમાં આનાથી વિરુદ્ધની ક્રિયા થતી હોય છે. ઉપચયન-પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થતો હોઈ તેને ડી-ઇલેક્ટ્રૉનેશન (de-electronation) કહે છે. જ્યારે અપચયનમાં ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારાતો હોઈ તેને ઇલેક્ટ્રૉનેશન (electronation) કહે છે.
જે પ્રક્રિયાઓમાં આયનો ભાગ લેતા હોય અને જેમાં ઇલેક્ટ્રૉનનું સ્થાનાંતર થતું હોય તેવી પ્રક્રિયાઓને ઉપચયન-અપચયન, રેડૉક્સ (oxidation-reduction અથવા Redox, reduction + oxidation) પ્રક્રિયાઓ કહેવામાં આવે છે.
Zn → Zn2+ + 2e ઉપચયન
Cu2+ + 2e → Cu અપચયન
ઉપર દર્શાવેલ અર્ધ સમીકરણોને પૂર્ણ રેડૉક્સ સમીકરણરૂપે નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :
Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
આમ Cu(II) આયનો જે ઉપચાયક છે તેમનું ઝિંક જે અપચાયક છે તેના વડે Cuમાં અપચયન થાય છે, જ્યારે ઝિંકનું ઉપચયન થઈ ઝિંક આયન બને છે.
તત્વની ઇલેક્ટ્રૉન આપલે કરવાની વૃત્તિને પ્રમાણિત ધ્રુવ વિભવ-(standard electrode potential)ના રૂપમાં માપી શકાય. કોઈ પણ તત્વ માટે પ્રમાણિત ઉપચયન-વિભવ અને પ્રમાણિત અપચયન-વિભવનાં મૂલ્યો સરખાં હોય છે; પરંતુ તેમનાં મૂલ્યોની સંજ્ઞા (sign) એકબીજાની વિરુદ્ધ હોય છે. (દા. ત., Naનો પ્રમાણિત ઉપચયન-વિભવ +2.71 વોલ્ટ છે, જ્યારે તેનો અપચયન-વિભવ −2.71 વોલ્ટ છે.) જે તત્વોના ઉપચયન-વિભવ ઊંચા અને ધન હોય તેઓનું વધુ સહેલાઈથી ઉપચયન થાય છે. એટલે કે તેઓ વધુ પ્રબળ અપચાયક હોય છે; દા. ત., Na, Mg, Zn અને Niના 25o સે. તાપમાને આ મૂલ્યો અનુક્રમે 2.71, 2.37, 0.76 અને 0.25 વોલ્ટ છે. આનો અર્થ એ થાય કે ઉપચયનની સરળતા માટે તેમને Na > Mg > Zn > Ni ક્રમમાં મૂકી શકાય. આમ Na આ ધાતુઓમાં સૌથી વધુ પ્રબળ અપચાયક છે. ફ્લોરિન બહુ જ પ્રબળતાથી ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારતું હોઈ તે સૌથી વધુ પ્રબળ ઉપચાયક છે.
વિદ્યુતવિભાજનમાં પણ ઉપચયન/અપચયન પ્રક્રિયાઓ થતી હોય છે : દા. ત., સોડિયમ ક્લોરાઇડના વિભાજનમાં ઋણધ્રુવ (cathode) આગળ સોડિયમ આયન (Na+) ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારીને Na ધાતુમાં રૂપાંતરિત થાય છે. એટલે કે Na+નું અપચયન થાય છે.
Na+ + e → Na
આવી જ રીતે ધનાયન આગળ Cl– ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવે છે અને તેનું ઉપચયન થાય છે.
2Cl– → Cl2 + 2e
સ્વયં ઉપચયન : અણુ-ઑક્સિજનની સામાન્ય તાપમાને થતી ઉપચયન-ક્રિયા. આ પ્રક્રિયામાં જ્યોત નીકળતી નથી કે ઊંચું તાપમાન ઉત્પન્ન થતું નથી. આ પ્રક્રિયા સરળતાથી ઉપચયન પામતા પદાર્થો(દા. ત., ફિનૉલ, ઍરોમેટિક એમાઇન વગેરે)થી સંદમિત (inhibited) થાય છે અને સંક્રાંતિતત્ત્વોની હાજરીથી પ્રવેગિત (accelerated) થાય છે. મુક્ત મૂલક પ્રક્રિયા સ્વયં ઉપચયનના પાયામાં રહેલી છે.
ખાદ્યતેલોના ખોરા થવામાં (rancidity) તથા બહુલકો(રબર, પી.વી.સી. વગેરે)ની જીર્ણતા(ageing)માં, તેલોના શુષ્કન(drying of oils)માં તથા હાઇડ્રૉકાર્બનના ઉપચયન(હવા વડે)થી ઔદ્યોગિક રીતે ઉપયોગી પદાર્થોના નિર્માણમાં આ પ્રક્રિયા અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. (ઔદ્યોગિક સંદર્ભ માટે જુઓ ‘ઑક્સિડેશન’.)
ઈન્દ્રવદન મનુભાઈ ભટ્ટ