REDUKTORS: KAS TAS IR, SPĒCĪGĀKAIS, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Reducētājs ir viela, kas ir funkcija samazinot oksidējošu aģentu, kas ir oksīds-reducēšanas reakcijas. Reducētāji pēc savas būtības ir elektronu donori, parasti vielas, kuru oksidācijas līmeņi ir viszemākie un ar lielu elektronu daudzumu.

Notiek ķīmiska reakcija, kurā atomu oksidācijas stāvokļi atšķiras. Šīs reakcijas ietver reducēšanas procesu un papildu oksidācijas procesu. Šajās reakcijās viens vai vairāki elektroni no vienas molekulas, atoma vai jona tiek pārnesti uz citu molekulu, atomu vai jonu. Tas ietver oksīda reducēšanas reakcijas ražošanu.

Oksīda reducēšanas procesā to elementu vai savienojumu, kas zaudē (vai ziedo) savu elektronu (vai elektronus), sauc par reducētāju, pretēji tam oksidētājam, kas ir elektronu receptors. Pēc tam tiek uzskatīts, ka reducētāji samazina oksidētāju, un oksidētājs oksidē reducējošo aģentu.

Labākie vai spēcīgākie reducētāji ir tie, kuriem ir vislielākais atoma rādiuss; tas ir, viņiem ir lielāks attālums no sava kodola līdz elektroniem, kas to ieskauj.

Reducētāji parasti ir metāli vai negatīvie joni. Parastie reducētāji ir askorbīnskābe, sērs, ūdeņradis, dzelzs, litijs, magnijs, mangāns, kālijs, nātrijs, C vitamīns, cinks un pat burkānu ekstrakts.

Kas ir reducētāji?

Kā jau minēts, reducētāji ir atbildīgi par oksidētāja reducēšanu, kad notiek oksīda reducēšanās reakcija.

Vienkārša un tipiska oksīdu reducēšanas reakcija ir aerobo šūnu elpošana:

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

Šajā gadījumā, ja glikoze (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) reaģē ar skābekli (O ₂ ), glikoze darbojas kā reducētājs, lai skābeklim piešķirtu elektronus - tas ir, tas tiek oksidēts, un skābeklis ir kļūst par oksidētāju.

Organiskajā ķīmijā, vislabāk reducētāji ir tie reaģentus, kas nodrošina ūdeņraža (H ₂ ) reakcijas. Šajā ķīmijas jomā reducēšanas reakcija attiecas uz ūdeņraža pievienošanu molekulai, lai gan tiek piemērota arī iepriekšminētā definīcija (oksīdu reducēšanas reakcijas).

Faktori, kas nosaka reducējošās vielas stiprumu

Paredzams, ka viela tiek uzskatīta par "spēcīgu" molekulām, atomiem vai joniem, kas vairāk vai mazāk viegli izdala elektronus.

Šim nolūkam ir jāņem vērā virkne faktoru, kas jāņem vērā, lai atpazītu reducējošās vielas radīto spēku: elektronegativitāte, atoma rādiuss, jonizācijas enerģija un reducēšanas potenciāls.

Elektronegativitāte

Elektronegativitāte ir īpašība, kas raksturo atoma tendenci piesaistīt piesaistīto elektronu pāri pret sevi. Jo augstāka ir elektronegativitāte, jo lielāks ir pievilcīgais spēks, ko atoms iedarbojas uz elektroniem, kas to ieskauj.

Periodiskajā tabulā elektronegativitāte palielinās no kreisās uz labo pusi, tāpēc sārmu metāli ir vismazāk elektronegatīvie elementi.

Atomu radio

Tas ir īpašums, kas mēra atomu skaitu. Tas attiecas uz tipisko vai vidējo attālumu no atoma kodola centra līdz apkārtējā elektronu mākoņa robežai.

Šis īpašums nav precīzs - un tā definīcijā ir iesaistīti arī vairāki elektromagnētiskie spēki -, taču ir zināms, ka periodiskajā tabulā šī vērtība samazinās no kreisās un labās puses un palielinās no augšas uz leju. Tāpēc tiek uzskatīts, ka sārmu metāliem, īpaši cēzijam, ir lielāks atoma rādiuss.

Jonizācijas enerģija

Šis īpašums tiek definēts kā enerģija, kas nepieciešama, lai no atoma (valences elektrona) noņemtu vismazāk saistīto elektronu, lai izveidotu katjonu.

Mēdz teikt, ka jo tuvāk elektroni atrodas atoma kodolā, kuru tie ieskauj, jo augstāka ir atoma jonizācijas enerģija.

Jonizācijas enerģija periodiskajā tabulā palielinās no kreisās uz labo un no apakšas uz augšu. Atkal metāliem (īpaši sārmajiem) ir zemāka jonizācijas enerģija.

Samazināšanas potenciāls

Tas ir ķīmiskās sugas tendences mēraukla iegūt elektronus un tādējādi samazināties. Katrai sugai ir raksturīgs reducēšanas potenciāls: jo lielāks potenciāls, jo lielāka tās afinitāte pret elektroniem un arī spēja samazināties.

Reducētāji ir vielas ar zemāko redukcijas potenciālu to zemās afinitātes dēļ ar elektroniem.

Spēcīgāki reducētāji

Ar iepriekš aprakstītajiem faktoriem var secināt, ka, lai atrastu "spēcīgu" reducētāju, ir vajadzīgs atoms vai molekula ar zemu elektronegativitāti, augstu atoma rādiusu un zemu jonizācijas enerģiju.

Kā jau minēts, sārmu metāliem ir šīs īpašības, un tos uzskata par spēcīgākajiem reducētājiem.

No otras puses, litijs (Li) tiek uzskatīts par spēcīgāko reducētāju, jo tam ir vismazākais reducēšanas potenciāls, savukārt LiAlH ₄ molekula tiek uzskatīta par visspēcīgāko reducējošo aģentu, jo tā satur šo un citas vēlamās īpašības.

Reakciju ar reducējošiem līdzekļiem piemēri

Ikdienā ir daudz rūsas samazināšanas gadījumu. Daži no reprezentatīvākajiem ir aprakstīti zemāk:

1. piemērs

Oktāna (galvenā benzīna komponenta) sadegšanas reakcija:

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

Var redzēt, kā oktāns (reducētājs) ziedo elektronus skābeklim (oksidētājam), veidojot oglekļa dioksīdu un ūdeni lielos daudzumos.

2. piemērs

Glikozes hidrolīze ir vēl viens noderīgs parastā reducēšanās piemērs:

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

Šajā reakcijā NAD molekulas (elektronu receptoru un oksidētāju šajā reakcijā) ņem elektronus no glikozes (reducējoša viela).

3. piemērs

Visbeidzot, dzelzs oksīda reakcijā

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

Reduktors ir alumīnijs, savukārt oksidētājs ir dzelzs.

Atsauces

1. Wikipedia. (sf). Wikipedia. Saturs iegūts no en.wikipedia.org
2. BBC. (sf). BBC.co.uk. Izgūts no bbc.co.uk
3. Pīrsons, D. (nd). Ķīmija LibreTexts. Saturs iegūts no chem.libretexts.org
4. Pētījums, B. (sf). Bodnera pētījumu tīmeklis. Saturs iegūts no chemed.chem.purdue.edu
5. Pīters Atkins, LJ (2012). Ķīmiskie principi: Ieskats meklējumos.