REDUKTIONSMIDDEL: HVAD ER DET, DEN STÆRKESTE, EKSEMPLER - KEMI - 2025

Et reduktionsmiddel er et stof, der har funktionen til at reducere et oxidationsmiddel i en oxidreduktionsreaktion. Reducerende midler er elektrondonorer af naturen, typisk stoffer, der er på deres laveste oxidationsniveauer og med en stor mængde elektroner.

Der er en kemisk reaktion, hvor atomernes oxidationstilstande varierer. Disse reaktioner involverer en reduktionsproces og en komplementær oxidationsproces. I disse reaktioner overføres en eller flere elektroner fra et molekyle, atom eller ion til et andet molekyle, atom eller ion. Dette involverer produktion af en oxidreduktionsreaktion.

Under oxidreduktionsprocessen kaldes det element eller den forbindelse, der mister (eller donerer) dets elektron (eller elektroner) et reduktionsmiddel, i modsætning til det oxidationsmiddel, der er elektronreceptoren. Reduktionsmidlerne siges derefter at reducere oxidationsmidlet, og oxidationsmidlet oxiderer reduktionsmidlet.

De bedste eller stærkeste reduktionsmidler er dem med den højeste atomradius; det vil sige, de har en større afstand fra deres kerne til de elektroner, der omgiver den.

Reduktionsmidlerne er normalt metaller eller negative ioner. Almindelige reduktionsmidler inkluderer ascorbinsyre, svovl, brint, jern, lithium, magnesium, mangan, kalium, natrium, vitamin C, zink og endda gulerodsekstrakt.

Hvad er reduktionsmidler?

Som allerede nævnt er reduktionsmidler ansvarlige for reduktion af et oxidationsmiddel, når der optræder en oxidreduktionsreaktion.

En enkel og typisk reaktion på oxidreduktionsreaktionen er den aerobe cellulære respiration:

C ₆ H ₁₂ O ₆ (s) + 6O ₂ (g) → 6CO ₂ (g) + 6H ₂ O (l)

I denne sag, hvor glucose (C ₆ H ₁₂ O ₆) reagerer med oxygen (O ₂), glucose opfører som reduktionsmiddel til opnåelse af elektroner til oxygen - det er, er det oxideres - og oxygen er bliver et oxidationsmiddel.

I organisk kemi, de bedste reduktionsmidler er de reagenser, der giver hydrogen (H ₂) til reaktionen. I dette kemiske felt henviser reduktionsreaktionen til tilsætning af brint til et molekyle, skønt ovennævnte definition (oxidreduktionsreaktioner) også finder anvendelse.

Faktorer, der bestemmer styrken af ​​et reduktionsmiddel

For at et stof kan betragtes som "stærkt" forventes det, at det er molekyler, atomer eller ioner, der mere eller mindre let kaster deres elektroner.

Til dette er der en række faktorer, der skal tages i betragtning for at genkende den kraft, et reduktionsmiddel kan have: elektronegativitet, atomradius, ioniseringsenergi og reduktionspotentiale.

elektronegativitet

Elektronegativitet er den egenskab, der beskriver et atoms tendens til at tiltrække et par bundne elektroner mod sig selv. Jo højere elektronegativitet, desto større er den attraktive kraft, som atomet udøver på elektronerne, der omgiver det.

I den periodiske tabel øges elektronegativiteten fra venstre mod højre, så alkalimetallerne er de mindst elektronegative elementer.

Atomradio

Det er egenskaben, der måler antallet af atomer. Det henviser til den typiske eller gennemsnitlige afstand fra centrum af en atomkerne til grænsen for den omgivende elektronsky.

Denne egenskab er ikke præcis - og derudover er flere elektromagnetiske kræfter involveret i dens definition - men det vides, at denne værdi falder fra venstre til højre i den periodiske tabel og stiger fra top til bund. Derfor anses alkalimetaller, især cæsium, for at have en højere atomradius.

Ioniseringsenergi

Denne egenskab defineres som den energi, der kræves til at fjerne det mindst bundne elektron fra et atom (valenselektronet) for at danne en kation.

Det siges, at jo tættere elektronerne er på kernen i det atom, de omgiver, jo højere er ioniseringsenergien i atomet.

Ioniseringsenergi stiger fra venstre til højre og fra bund til top i den periodiske tabel. Igen har metaller (især alkaliske) lavere ioniseringsenergi.

Reduktionspotentiale

Det er målet for en kemisk arts tendens til at få elektroner og derfor reduceres. Hver art har et iboende reduktionspotentiale: jo højere potentiale, desto større er dens affinitet for elektroner og også dens evne til at blive reduceret.

Reduktionsmidler er de stoffer med det laveste reduktionspotentiale på grund af deres lave affinitet med elektroner.

Stærkere reduktionsmidler

Med de ovenfor beskrevne faktorer kan det konkluderes, at for at finde et "stærkt" reduktionsmiddel kræves et atom eller molekyle med lav elektronegativitet, høj atomradius og lav ioniseringsenergi.

Som allerede nævnt har alkalimetaller disse egenskaber og betragtes som de stærkeste reduktionsmidler.

På den anden side betragtes lithium (Li) som det stærkeste reduktionsmiddel, fordi det har mindst reduktionspotentiale, mens LiAlH _4- molekylet betragtes som det stærkeste reduktionsmiddel af alle, fordi det indeholder dette og de andre ønskede egenskaber.

Eksempler på reaktioner med reduktionsmidler

Der er mange tilfælde af rustreduktion i hverdagen. Nogle af de mest repræsentative er detaljeret nedenfor:

Eksempel 1

Forbrændingsreaktionen af ​​oktan (hovedkomponenten i benzin):

2C ₈ H ₁₈ (l) + 25O ₂ → 16CO ₂ (g) + 18H ₂ O (g)

Man kan se, hvordan octan (reduktionsmiddel) donerer elektroner til ilt (oxidationsmiddel) og danner kuldioxid og vand i store mængder.

Eksempel 2

Hydrolyse af glukose er et andet nyttigt eksempel på en almindelig reduktion:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 2ADP + 2P + 2NAD ⁺ → 2CH ₃ COCO ₂ H + 2ATP + 2NADH

I denne reaktion tager molekylerne af NAD (en elektronreceptor og oxidationsmiddel i denne reaktion) elektroner fra glukose (reduktionsmiddel).

Eksempel 3

Til sidst i jernoxidreaktionen

Fe ₂ O ₃ (s) + 2Al (s) → Al ₂ O ₃ (s) + 2Fe (l)

Reduktionsmidlet er aluminium, medens oxidationsmidlet er jern.

Referencer

1. Wikipedia. (Sf). Wikipedia. Hentet fra en.wikipedia.org
2. BBC. (Sf). Bbc.co.uk. Hentet fra bbc.co.uk
3. Pearson, D. (nd). Kemi LibreTexts. Hentet fra chem.libretexts.org
4. Research, B. (sf). Bodner Research Web. Hentet fra chemed.chem.purdue.edu
5. Peter Atkins, LJ (2012). Kemiske principper: Quest for Insight.