ŚRODEK REDUKUJĄCY: CO TO JEST, NAJSILNIEJSZE PRZYKŁADY - CHEMIA - 2025

Środek redukujący to substancja, która pełni funkcję redukującą środek utleniający w reakcji redukcji tlenków. Środki redukujące są z natury donorami elektronów, zazwyczaj są to substancje o najniższym poziomie utlenienia i dużej ilości elektronów.

Istnieje reakcja chemiczna, w której stopnie utlenienia atomów są różne. Reakcje te obejmują proces redukcji i uzupełniający proces utleniania. W tych reakcjach jeden lub więcej elektronów z jednej cząsteczki, atomu lub jonu jest przenoszonych na inną cząsteczkę, atom lub jon. Obejmuje to wytwarzanie reakcji redukcji tlenków.

Podczas procesu redukcji tlenków pierwiastek lub związek, który traci (lub przekazuje) swój elektron (lub elektrony) nazywany jest środkiem redukującym, w przeciwieństwie do utleniacza, którym jest receptor elektronów. Następnie mówi się, że środki redukujące redukują środek utleniający, a środek utleniający utlenia środek redukujący.

Najlepsze lub najsilniejsze środki redukujące to te o największym promieniu atomowym; to znaczy mają większą odległość od swojego jądra do otaczających je elektronów.

Czynnikami redukującymi są zwykle metale lub jony ujemne. Typowe środki redukujące obejmują kwas askorbinowy, siarkę, wodór, żelazo, lit, magnez, mangan, potas, sód, witaminę C, cynk, a nawet ekstrakt z marchwi.

Co to są środki redukujące?

Jak już wspomniano, środki redukujące są odpowiedzialne za redukcję środka utleniającego, gdy zachodzi reakcja redukcji tlenków.

Prostą i typową reakcją reakcji redukcji tlenków jest tlenowe oddychanie komórkowe:

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

W tym przypadku, gdy glukoza (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) reaguje z tlenem (O ₂ ), glukoza zachowuje się jak środek redukujący, oddając elektrony tlenowi - czyli jest utleniany - a tlen jest staje się środkiem utleniającym.

W chemii organicznej najlepszymi reduktorami są te odczynniki, które dostarczają wodór (H ₂ ) do reakcji. W tej dziedzinie chemii reakcja redukcji dotyczy dodania wodoru do cząsteczki, chociaż powyższa definicja (reakcje redukcji tlenków) ma również zastosowanie.

Czynniki określające siłę środka redukującego

Aby substancję można było uznać za „silną”, oczekuje się, że są to cząsteczki, atomy lub jony, które mniej lub bardziej oddają swoje elektrony.

W tym celu istnieje szereg czynników, które należy wziąć pod uwagę, aby rozpoznać siłę, jaką może mieć środek redukujący: elektroujemność, promień atomowy, energia jonizacji i potencjał redukcyjny.

Elektroujemność

Elektroujemność to właściwość opisująca tendencję atomu do przyciągania pary połączonych elektronów do siebie. Im wyższa elektroujemność, tym większa siła przyciągania, jaką atom wywiera na otaczające go elektrony.

W układzie okresowym elektroujemność rośnie od lewej do prawej, więc metale alkaliczne są najmniej elektroujemnymi pierwiastkami.

Radio atomowe

Jest to własność, która mierzy liczbę atomów. Odnosi się do typowej lub średniej odległości od środka jądra atomowego do granicy otaczającej chmury elektronów.

Ta właściwość nie jest precyzyjna - a ponadto w jej definicji bierze udział kilka sił elektromagnetycznych - ale wiadomo, że wartość ta maleje od lewej do prawej w układzie okresowym i rośnie od góry do dołu. Dlatego uważa się, że metale alkaliczne, zwłaszcza cez, mają większy promień atomowy.

Energia jonizacji

Ta właściwość jest definiowana jako energia potrzebna do usunięcia najmniej związanego elektronu z atomu (elektron walencyjny) w celu utworzenia kationu.

Mówi się, że im bliżej jądra atomu znajdują się elektrony, tym wyższa energia jonizacji atomu.

Energia jonizacji rośnie od lewej do prawej i od dołu do góry w układzie okresowym. Ponownie metale (zwłaszcza alkaliczne) mają niższą energię jonizacji.

Potencjał redukcji

Jest to miara tendencji związków chemicznych do otrzymywania elektronów, a zatem do ich redukcji. Każdy gatunek ma wewnętrzny potencjał redukcyjny: im wyższy potencjał, tym większe jego powinowactwo do elektronów, a także zdolność do redukcji.

Czynnikami redukującymi są substancje o najniższym potencjale redukcyjnym, ze względu na ich niskie powinowactwo do elektronów.

Silniejsze środki redukujące

Z czynników opisanych powyżej można wywnioskować, że aby znaleźć „silny” środek redukujący, potrzebny jest atom lub cząsteczka o niskiej elektroujemności, dużym promieniu atomowym i niskiej energii jonizacji.

Jak już wspomniano, metale alkaliczne mają te właściwości i są uważane za najsilniejsze środki redukujące.

Z drugiej strony lit (Li) jest uważany za najsilniejszy środek redukujący, ponieważ ma najniższy potencjał redukcyjny, podczas gdy cząsteczka LiAlH ₄ jest uważana za najsilniejszy środek redukujący ze wszystkich, ponieważ zawiera tę i inne pożądane cechy.

Przykłady reakcji z czynnikami redukującymi

W życiu codziennym jest wiele przypadków redukcji rdzy. Niektóre z najbardziej reprezentatywnych są szczegółowo opisane poniżej:

Przykład 1

Reakcja spalania oktanu (głównego składnika benzyny):

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

Można zobaczyć, jak oktan (środek redukujący) przekazuje elektrony do tlenu (środek utleniający), tworząc dwutlenek węgla i wodę w dużych ilościach.

Przykład 2

Hydroliza glukozy to kolejny przydatny przykład powszechnej redukcji:

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

W tej reakcji cząsteczki NAD (receptor elektronów i utleniacz w tej reakcji) pobierają elektrony z glukozy (środek redukujący).

Przykład 3

Wreszcie w reakcji tlenku żelaza

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

Środkiem redukującym jest aluminium, a utleniaczem żelazo.

Bibliografia

1. Wikipedia. (sf). Wikipedia. Pobrane z en.wikipedia.org
2. BBC. (sf). BBC.co.uk. Pobrane z bbc.co.uk
3. Pearson, D. (nd). Chemistry LibreTexts. Pobrane z chem.libretexts.org
4. Badania, B. (sf). Sieć badawcza Bodner. Odzyskany z chemed.chem.purdue.edu
5. Peter Atkins, LJ (2012). Zasady chemiczne: poszukiwanie wglądu.