- Jaka jest obniżka?
- Liczba tlenu
- Atom elektroujemny
- Przykłady
- Redukcja w chemii organicznej
- Wydobywanie metalu
- Bibliografia
Redukcja jest każda reakcja chemiczna, w którym jeden z atomów reaktywnych końców zyskuje elektrony; Co można również zobaczyć w ten sposób: zmniejsza się wakat lub elektroniczny „dyskomfort”. Atom zyskuje elektrony, kiedy gatunek je przekazuje; to znaczy rdzewieje.
Ten typ reakcji nie może nastąpić sam: jeśli jeden gatunek przyjmie elektrony, inny musi koniecznie z nich zrezygnować. W przeciwnym razie materia powstawałaby z niczego, redukując atomy po uzyskaniu elektronów z próżni. Dlatego jest to pół reakcja redoks (redukcja / utlenianie).
Redukcja srebrnego drzewa. Źródło: Gabriel Bolívar.
Ilustrującym przykładem redukcji, którą można wykazać w salach lekcyjnych, jest reakcja pomiędzy metaliczną powierzchnią miedzi a wodnym roztworem azotanu srebra AgNO 3 .
W roztworze srebro występuje w postaci dodatnio naładowanych kationów Ag + . Te, wchodząc w interakcję z powierzchnią miedzi w kształcie choinki, wyrywają elektrony z atomów miedzi. Kiedy to nastąpi, miedź zastępuje srebro w soli azotanowej; w wyniku czego powstaje azotan miedzi Cu (NO 3 ) 2 .
Kationy Cu 2+ razem z NO 3 - zabarwienie roztworu na niebieskawe; i srebro wybiela choinkę jakby przykrytą śniegiem.
Jaka jest obniżka?
W redukcji powiedziano już, że gatunek zyskuje elektrony. Jak można to zweryfikować w równaniu chemicznym? Na przykład, w równaniu reakcji między Cu i AgNO 3 , skąd wiesz, kiedy następuje redukcja? Aby to zweryfikować, konieczne jest określenie stopnia lub stanu utlenienia.
Pierwiastki w stanie naturalnym mają z definicji stopień utlenienia równy zero, ponieważ zakłada się, że ani nie straciły, ani nie zyskały elektronów. Zatem metale stałe mają zerowy stopień utlenienia. W ten sposób srebro przechodzi z +1 (Ag + ) do 0 (Ag). Ładunek jonu metalu jest równy jego stopniowi utlenienia.
Z drugiej strony elektrony pochodziły z miedzi: przechodząc od 0 (Cu) do +2 (Cu 2+ ). Anion azotanowy NO 3 - pozostaje niezmieniony, podczas gdy oba metale wymieniają elektrony; dlatego równanie można zapisać jako:
2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+
Zauważ, że zarówno ładunki, jak i atomy są zrównoważone.
Na tym polega redukcja chemiczna: na zdobyciu elektronów, które powodują, że stany utlenienia atomów są mniej dodatnie niż elektronów.
Liczba tlenu
Tlenki są atomami bardzo elektroujemnymi i utleniającymi, więc gdy atom tworzy z nimi związki (np. Tlenki), mają dodatnie stany utlenienia. Im większa liczba tlenu oddziałujących z atomem, tym bardziej dodatni jest jego stopień utlenienia; lub co jest takie samo, jest bardziej zardzewiałe.
Dlatego też, gdy związek ma mniej atomów tlenu, mówi się, że jest mniej utleniony; to znaczy atom traci mniej elektronów.
Klasyczny przykład można zobaczyć w przypadku tlenku węgla i dwutlenku węgla. W przypadku CO węgiel ma stopień utlenienia +2; podczas gdy dla CO 2 jego stopień utlenienia wynosi +4.
Tak więc, jeśli w reakcji CO 2 przekształca się CO, zmniejszenie mówi się, że występuje; ponieważ węgiel oddziałuje teraz z jednym tlenem, a nie z dwoma. W przypadku reakcji odwrotnej, przemiany CO w CO 2 , mówimy o utlenianiu węgla.
Dotyczy to wszystkich atomów, zwłaszcza metali w ich tlenkach metali; na przykład CrO 2 (Cr 4+ ) i CrO 3 (Cr 6+ ).
W równaniach chemicznych, w których jeden gatunek traci tlen, podczas gdy drugi go zyskuje, mówi się, że zachodzi transfer tlenu.
Atom elektroujemny
Zawsze możesz określić, czy nastąpiła redukcja, zmieniając stopień utlenienia na mniej dodatnią wartość. Jak już wyjaśniono, szybkim sposobem sprawdzenia, nawet bez wykonywania obliczeń matematycznych, jest obserwacja, czy następuje spadek liczby atomów tlenu w związku.
To samo może się zdarzyć z każdym innym atomem, który jest bardziej elektroujemny niż atom, który zyskuje lub traci elektrony.
Na przykład, jeśli CF 4 reaguje w taki sposób, że staje się CH 4 , wówczas mówi się, że nastąpiła redukcja; ponieważ fluor jest znacznie bardziej elektroujemny niż atom wodoru. W rezultacie węgiel jest mniej utleniany w CH 4 niż w CF 4 , co oznacza to samo, co stwierdzenie, że został zredukowany.
Przykłady
Redukcja w chemii organicznej
Przykład CF 4 i CH 4 odzwierciedla to, co dzieje się w reakcjach organicznych, w których zmniejszenie częściowego ładunku atomu jest traktowane jako wzmocnienie elektronowe. Ma to duże znaczenie, jeśli chodzi o redukcję utlenionych grup funkcyjnych.
Rozważmy na przykład grupy ROH, RCHO i COOH. Pierwsza odnosi się do alkoholi, w których węgiel wiąże się z tlenem (C-OH); druga to grupa aldehydowa, w której węgiel tworzy podwójne wiązanie z tlenem, a także jest związany z wodorem (C = OH); a trzecia to grupa karboksylowa.
W grupie karboksylowej węgiel tworzy podwójne wiązanie z jednym O i pojedyncze wiązanie z innym O (HO-C = O).
Dlatego redukcja występuje, gdy kwas karboksylowy przekształca się w alkohol:
RCOOH => ROH
Wydobywanie metalu
Redukcja chemiczna jest niezwykle ważna w procesach wydobywania metali z ich minerałów. Oto niektóre reakcje:
HgS + O 2 => Hg + SO 2
Siarczek rtęci jest redukowany do rtęci metalicznej.
Cu 2 S + O 2 => 2 Cu + SO 2
Siarczek miedzi jest redukowany do metalicznej miedzi.
2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2
ZnO + C => Zn + CO (zwróć uwagę na transfer O)
Siarczek cynku jest najpierw redukowany do tlenku, a następnie do postaci metalicznej.
Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2
Tlenek żelaza zostaje zredukowany do metalicznego żelaza.
WO 3 + 3H 2 => P + 3 H 2 O
A trójtlenek wolframu jest redukowany do metalicznego wolframu.
W ramach ćwiczenia można określić stopień utlenienia metalu, zanim zostanie zmniejszony.
Bibliografia
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning.
- Chemistry LibreTexts. (9 grudnia 2018). Reakcje utleniania i redukcji. Odzyskane z: chem.libretexts.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (04 lipca 2018). Definicja redukcji w chemii. Odzyskany z: thinkco.com
- Hultzman R. (2019). Redukcja w chemii: definicja i przegląd. Badanie. Odzyskany z: study.com
- Clark J. (2013). Definicje utleniania i redukcji (redoks). Źródło: chemguide.co.uk
- Widok nauczyciela. (sf). Reakcja redukcji. Odzyskany z: chemistry.tutorvista.com