Środek redukujący: co to jest, najsilniejszy przykład

Środek redukujący to substancja spełniająca funkcję redukcji środka utleniającego w reakcji redukcji tlenków. Środki redukujące są z natury donorami elektronów, zazwyczaj substancjami o najniższym poziomie utlenienia iz dużą ilością elektronów.

Istnieje reakcja chemiczna, w której zmieniają się stany utleniania atomów. Reakcje te obejmują proces redukcji i uzupełniający proces utleniania. W tych reakcjach jeden lub więcej elektronów cząsteczki, atomu lub jonu przenosi się na inną cząsteczkę, atom lub jon. Obejmuje to wytwarzanie reakcji redukcji tlenków.

Podczas procesu redukcji tlenku ten element lub związek, który traci (lub przekazuje) swój elektron (lub elektrony), nazywany jest czynnikiem redukującym, kontrastując z tym środkiem utleniającym, jakim jest receptor elektronowy. Mówi się następnie, że środki redukujące redukują środek utleniający i że środek utleniający utlenia środek redukujący.

Najlepszymi lub najsilniejszymi środkami redukującymi są te, które mają wyższy promień atomowy; to znaczy, mają większą odległość od swojego jądra do otaczających go elektronów.

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

Jakie są środki redukujące?

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

Prostą i typową reakcją reakcji utleniania-redukcji jest reakcja oddychania komórek tlenowych:

C6H12O6 (s) + 6O2 (g) → 6CO2 (g) + 6H2O (1)

W tym przypadku, gdy glukoza (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) reaguje z tlenem (O ₂ ), glukoza działa jako czynnik redukujący, uwalniając elektrony do tlenu - to znaczy, że jest utleniana - a tlen jest Staje się środkiem utleniającym.

W chemii organicznej najlepszymi środkami redukującymi są te odczynniki, które dostarczają wodór (H2) do reakcji. W tej dziedzinie chemii reakcja redukcji odnosi się do dodania wodoru do cząsteczki, chociaż powyższa definicja (reakcje redukcji tlenków) ma również zastosowanie.

Czynniki, które określają siłę środka redukującego

Aby substancja została uznana za „silną”, oczekuje się, że są to cząsteczki, atomy lub jony, które w mniejszym lub większym stopniu odrywają się od swoich elektronów.

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

Elektroujemność

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

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

Radio atomowe

Jest to właściwość, która mierzy ilość atomów. Odnosi się do typowej lub średniej odległości od środka jądra atomowego do granicy otaczającej go chmury elektronicznej.

Ta właściwość nie jest precyzyjna - a ponadto w jej definicję zaangażowanych jest 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 (elektronu walencyjnego) w celu utworzenia kationu.

Mówi się, że im bliżej elektronów znajduje się jądro otaczającego atomu, tym większa energia jonizacji atomu.

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

Potencjał redukcji

Jest to miara tendencji związków chemicznych do otrzymywania elektronów, a zatem do zmniejszenia. Każdy gatunek ma wewnętrzny potencjał redukcji: im większy potencjał, tym większe powinowactwo tego samego do elektronów, a także ich zdolność do redukcji.

Środki redukujące to substancje o mniejszym potencjale redukcji, ze względu na ich niskie powinowactwo do elektronów.

Najsilniejsze środki redukujące

Z czynnikami opisanymi powyżej można wywnioskować, że w celu znalezienia „silnego” środka redukującego pożądany jest atom lub cząsteczka o niskiej elektroujemności, wysokim promieniu atomowym i niskiej energii jonizacji.

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

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

Przykłady reakcji ze środkami redukującymi

Istnieje wiele przypadków redukcji rdzy w życiu codziennym. Oto niektóre z najbardziej reprezentatywnych:

Przykład 1

Reakcja spalania oktanu (głównego składnika benzyny):

2C ₈ H ₁₈ (l) + 25 0 ₂ → 16CO ₂ (g) + 18 H ₂ O (g)

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