Redukcja (chemia) w tym, co zawiera i przykłady



The redukcja to cała ta reakcja chemiczna, w której atomy jednego z reagentów otrzymują elektrony; co można również zobaczyć w ten sposób: zmniejszy się wakat elektroniczny lub „dyskomfort”. Atom zyskuje elektrony, gdy gatunek je podaruje; to znaczy rdzewieje.

Ten typ reakcji nie może wystąpić sam: jeśli jeden gatunek akceptuje elektrony, inny musi je obowiązkowo scedować. W przeciwnym razie tworzyłoby materię z niczego, zmniejszając atomy po uzyskaniu elektronów z próżni. Dlatego jest to semireakcja redoks (redukcja / utlenianie).

Przykładem redukcji, którą można wykazać w salach lekcyjnych, jest reakcja między metalową powierzchnią miedzi a wodnym roztworem azotanu srebra, AgNO3.

W roztworze srebro znajduje się jako kationy Ag+, naładowany dodatnio Te interakcje z powierzchnią miedzi, w kształcie choinki, wyrywają elektrony z atomów miedzi. Gdy to nastąpi, miedź zastępuje srebro w soli azotanowej; w rezultacie powstaje azotan miedzi, Cu (NO)3)2.

Kationy Cu2+ obok NIE3- włącz niebieski roztwór; i srebro, bieli choinkę, jakby była pokryta śniegiem.

Indeks

  • 1 Co to jest redukcja?
    • 1.1 Numer tlenu
    • 1.2 Elektroujemny atom
  • 2 Przykłady
    • 2.1 Redukcja chemii organicznej
    • 2.2 Ekstrakcja metali
  • 3 referencje

Co to jest redukcja?

W redukcji już powiedziano, że gatunek zyskuje elektrony. Jak można to sprawdzić w równaniu chemicznym? Na przykład w równaniu reakcji między Cu i AgNO3, Jak wiedzieć, kiedy następuje redukcja? Aby to sprawdzić, konieczne jest określenie liczby lub stanu utlenienia.

Elementy w ich stanach naturalnych mają z definicji stan utlenienia równy zero, ponieważ zakłada się, że nie utraciły ani nie uzyskały elektronów. Tak więc metale stałe mają zerowy stopień utlenienia. Tak więc srebro idzie od +1 (Ag+) do 0 (Ag). Ładunek jonu metalu jest równy jego stopniowi utlenienia.

Z drugiej strony elektrony pochodzą z miedzi: przechodząc od 0 (Cu) do +2 (Cu2+). Anion azotanowy, NIE3- pozostaje bez zmian, podczas gdy oba metale wymieniają elektrony; dlatego równanie można zapisać jako:

2Ag+ + Cu => 2Ag + Cu2+

Zauważ, że ładunki i atomy są zrównoważone.

Jest to redukcja chemiczna: w wyniku wzmocnienia elektronów, które powodują mniej pozytywne stany utleniania atomów, które zyskują elektrony.

Numer tlenu

Oksygeny są bardzo elektroujemnymi i utleniającymi atomami, więc gdy atom tworzy z nimi związki (takie jak tlenki), mają dodatnie stany utleniania. Im większa liczba tlenów oddziałujących z atomem, tym bardziej pozytywny będzie jego stopień utlenienia; lub to samo, jest bardziej zardzewiałe.

Dlatego, gdy związek ma mniej atomów tlenu, mówi się, że jest mniej utleniony; to znaczy atom traci mniej elektronów.

Klasyczny przykład można zobaczyć w tlenku węgla i dwutlenku węgla. W przypadku CO węgiel ma stopień utlenienia +2; podczas gdy dla CO2, jego stan utlenienia wynosi +4.

Więc jeśli w reakcji CO2 jest przekształcany w CO, mówi się, że następuje redukcja; ponieważ węgiel oddziałuje teraz z tlenem, a nie z dwoma. Dla odwrotnej reakcji CO staje się CO2, mówi się o utlenianiu węgla.

Dotyczy to wszystkich atomów, zwłaszcza metali w ich tlenkach metali; na przykład CrO2 (Cr4+) i CrO3 (Cr6+).

W równaniach chemicznych, w których jeden gatunek traci tlen, podczas gdy inne gatunki go zyskują, mówi się o transferze tlenu.

Atom elektroujemny

Zawsze można określić, czy nastąpiła redukcja, zmieniając stan utlenienia na mniej dodatnią wartość. Jak już wyjaśniono, szybkim sposobem, aby to zauważyć, nawet nie wykonując obliczeń, jest sprawdzenie, czy występuje 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 CF4 reaguje w taki sposób, że staje się CH4, następnie mówi się, że nastąpiła redukcja; ponieważ fluor jest znacznie bardziej elektroujemny niż atom wodoru. W rezultacie węgiel jest mniej utleniony w CH4 niż w CF4, co jest równe stwierdzeniu, że zostało zmniejszone.

Przykłady

Redukcja chemii organicznej

Przykład CF4 i CH4 odzwierciedla to, co dzieje się w reakcjach organicznych, gdzie redukcja częściowego ładunku atomu jest uważana za wzmocnienie elektroniczne. Dotyczy to często rozważania redukcji natlenowanych grup funkcyjnych.

Na przykład rozważmy grupy ROH, RCHO i COOH. Pierwszy odpowiada alkoholom, gdzie węgiel jest związany z tlenem (C-OH); druga to grupa aldehydowa, w której węgiel tworzy podwójne wiązanie z tlenem i jest również związany z wodorem (C = O-H); a trzecia jest grupą karboksylową.

W grupie karboksylowej węgiel tworzy podwójne wiązanie z O i proste wiązanie z innym O (HO-C = O).

Dlatego redukcja występuje, gdy kwas karboksylowy przekształca się w alkohol:

RCOOH => ROH

Ekstrakcja metali

Redukcja chemiczna jest niezwykle ważna w procesach ekstrakcji metali z ich minerałów. Niektóre reakcje to:

HgS + O2 => Hg + SO2

Siarczek rtęci jest zredukowany do rtęci metalicznej.

Cu2S + O2 => 2Cu + SO2

Siarczek miedzi jest zredukowany do metalicznej miedzi.

2ZnS + 3O2 => 2ZnO + 2SO2

ZnO + C => Zn + CO (uwaga na transfer O)

Siarczek cynku najpierw redukuje się do jego monotlenku, a następnie do postaci metalicznej.

Wiara2O3 + 3CO => 2Fe + 3CO2

Tlenek żelaza jest redukowany do metalicznego żelaza.

WO3 + 3H2 => W + 3H2O

A trójtlenek wolframu jest zredukowany do metalicznego wolframu.

Jako ćwiczenie możesz określić liczbę oksydacyjną metalu przed jego zmniejszeniem.

Referencje

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8 wyd.). CENGAGE Learning.
  2. Chemia LibreTexts. (9 grudnia 2018 r.). Reakcje redukcji utleniania. Źródło: chem.libretexts.org
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (4 lipca 2018 r.). Definicja redukcji w chemii. Źródło: thinkco.com
  4. Hultzman R. (2019). Redukcja chemii: definicja i przegląd. Studiować Źródło: study.com
  5. Clark J. (2013). Definicje utleniania i redukcji (redoks). Źródło: chemguide.co.uk
  6. Tutor Vista. (s.f.). Reakcja redukcji. Źródło: chemistry.tutorvista.com