- Hvad er reduktionen?
- Oxygenummer
- Elektronegativt atom
- eksempler
- Reduktion i organisk kemi
- Metalekstraktion
- Referencer
Den reduktion er alt, kemisk reaktion, hvor atomerne i en af reaktanterne ender op få elektroner; Hvad der også kan ses på denne måde: din ledige stilling eller elektroniske "ubehag" reduceres. Et atom får elektroner, når en art donerer dem; det vil sige, det ruster.
Denne type reaktion kan ikke ske af sig selv: hvis en art accepterer elektronerne, skal en anden nødvendigvis opgive dem. Ellers ville der blive skabt stof fra intet, hvilket reducerer atomerne efter at have fået elektroner fra vakuumet. Derfor er det en redox (reduktion / oxidation) halvreaktion.
Reduktion af sølvtræet. Kilde: Gabriel Bolívar.
Et illustrativt eksempel på den reduktion, som kan vises i klasseværelser er omsætning mellem en metallisk overflade af kobber, og en vandig opløsning af sølvnitrat, AgNO 3.
I opløsning findes sølv som positivt ladede Ag + -kationer. Disse, ved at interagere med overfladen på kobberet, formet som et juletræ, snapper elektronerne fra kobberatomerne. Når dette sker, erstatter kobber sølv i nitratsaltet; og som et resultat dannes kobbernitrat, Cu (NO 3) 2.
Cu 2+ kationer sammen med NO 3 - vend løsningen blåligt; og sølv, gør juletræet hvidt, som om det er dækket med sne.
Hvad er reduktionen?
Som reduktion er det allerede sagt, at en art får elektroner. Hvordan kan dette verificeres i en kemisk ligning? For eksempel, i ligningen for reaktionen mellem Cu og AgNO 3, hvordan ved du, hvornår reduktionen finder sted? For at verificere dette er det nødvendigt at bestemme oxidationsnummer eller -tilstand.
Elementerne i deres naturlige tilstande har per definition en oxidationstilstand lig med nul, da det antages, at de hverken har mistet eller fået elektroner. Således har faste metaller nul oxidationstilstand. Sølv går således fra +1 (Ag +) til 0 (Ag). Ladningen af en metalion er lig med dens oxidationstilstand.
På den anden side kom elektronerne fra kobber: går fra 0 (Cu) til +2 (Cu 2+). Nitratanionen, NO 3 - forbliver uændret, mens begge metaller udveksler elektroner; derfor kan ligningen skrives som:
2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+
Bemærk, at både ladningerne og atomerne er afbalancerede.
Dette er, hvad kemisk reduktion består af: i forøgelsen af elektroner, der gør atomernes oxidationstilstande mindre positive end for elektronerne.
Oxygenummer
Oxygener er meget elektronegative og oxiderende atomer, så når et atom danner forbindelser med dem (som oxider), har de positive oxidationstilstande. Jo større antallet af oxygener, der interagerer med atomet, desto mere positivt er dens oxidationstilstand; eller hvad der er det samme, er mere rusten.
Derfor, når en forbindelse har færre oxygenatomer, siges det, at den er mindre oxideret; det vil sige, at atomet mister færre elektroner.
Et klassisk eksempel kan ses i kulilte og kuldioxid. For CO har carbon en oxidationstilstand på +2; mens CO 2 er dens oxidationstilstand +4.
Så hvis CO 2 i en reaktion transformeres til CO, siges en reduktion at forekomme; da interagerer kulstof nu med et ilt og ikke to. For den modsatte reaktion, CO, der omdannes til CO 2, taler vi om en oxidation af kulstof.
Dette gælder for alle atomer, især metaller i deres metaloxider; for eksempel CrO 2 (Cr 4+) og CrO 3 (Cr 6+).
I kemiske ligninger, hvor en art mister ilt, mens den anden art får det, siges det at en iltoverførsel forekommer.
Elektronegativt atom
Du kan altid bestemme, om der var en reduktion ved at ændre oxidationstilstanden til en mindre positiv værdi. Som det netop er forklaret, er en hurtig måde at fortælle uden selv at foretage matematik ved at observere, om der er et fald i oxygenatomer i en forbindelse.
Det samme kan ske med ethvert andet atom, der er mere elektronegativt end det atom, der vinder eller mister elektroner.
For eksempel, hvis CF 4 reagerer på en sådan måde, at det bliver CH 4, så en reduktion siges at have fundet sted; da fluor er meget mere elektronegativt end hydrogenatom. Som følge heraf er carbon mindre oxideres i CH 4 end i CF 4, som er den samme som at sige, at det er blevet reduceret.
eksempler
Reduktion i organisk kemi
Eksemplet med CF 4 og CH 4 afspejler, hvad der sker i organiske reaktioner, hvor reduktionen af den delvis opladning af et atom betragtes som en elektronisk forstærkning. Dette gælder meget, når man overvejer reduktion af iltede funktionelle grupper.
Overvej for eksempel grupperne ROH, RCHO og COOH. Den første svarer til alkoholer, hvor kulstof binder med ilt (C-OH); den anden er aldehydgruppen, hvor carbon danner en dobbeltbinding med ilt og også er bundet til brint (C = OH); og den tredje er carboxylgruppen.
I carboxylgruppen danner carbon en dobbeltbinding med en O og en enkelt binding med en anden O (HO-C = O).
Derfor sker der en reduktion, hvis en carboxylsyre omdannes til en alkohol:
RCOOH => ROH
Metalekstraktion
Kemisk reduktion er ekstremt vigtig i processerne med ekstraktion af metaller fra deres mineraler. Nogle af reaktionerne er:
HgS + O 2 => Hg + SO 2
Kviksølvsulfid reduceres til metallisk kviksølv.
Cu 2 S + O 2 => 2 Cu + SO 2
Kobbersulfid reduceres til metallisk kobber.
2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2
ZnO + C => Zn + CO (bemærk overførsel af O)
Zinksulfid reduceres først til dets monoxid og derefter til dets metalliske form.
Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2
Jernoxid reduceres til metallisk jern.
WO 3 + 3H 2 => W + 3H 2 O
Og wolframtrioxid reduceres til metallisk wolfram.
Som en øvelse kan metalets oxidationsnummer bestemmes, inden det reduceres.
Referencer
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8. udgave). CENGAGE Læring.
- Kemi LibreTexts. (9. december 2018). Oxidationsreduktionsreaktioner. Gendannes fra: chem.libretexts.org
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (4. juli 2018). Definitionen af reduktion i kemi. Gendannes fra: thoughtco.com
- Hultzman R. (2019). Reduktion i kemi: Definition & oversigt. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com
- Clark J. (2013). Definitioner af oxidation og reduktion (redox). Gendannes fra: chemguide.co.uk
- Tutor View. (Sf). Reduktionsreaktion. Gendannes fra: chemistry.tutorvista.com