- Care este reducerea?
- Numărul de oxigen
- Atom electronegativ
- Exemple
- Reducerea chimiei organice
- Extracția metalelor
- Referințe
Reducerea este tot ce reacția chimică în care atomii unuia dintre reactanți sfarseste câștigă electroni; Ce se poate vedea și în acest fel: vacanța dvs. sau „disconfort” electronic este redusă. Un atom câștigă electroni atunci când o specie îi donează; adică ruginește.
Acest tip de reacție nu se poate întâmpla de la sine: dacă o specie acceptă electronii, alta trebuie să le renunțe neapărat. În caz contrar, materia ar fi creată din nimic, reducând atomii după câștigarea electronilor din vid. Prin urmare, este o reacție redox (reducere / oxidare) pe jumătate.
Reducerea arborelui de argint. Sursa: Gabriel Bolívar.
Un exemplu ilustrativ de reducere care poate fi arătat în sălile de clasă este reacția dintre o suprafață metalică de cupru și o soluție apoasă de azotat de argint, AgNO 3 .
În soluție, argintul se găsește ca cationi Ag + încărcați pozitiv. Acestea, interacționând cu suprafața cuprului, în formă de copac de Crăciun, smulg electronii din atomii de cupru. Când se întâmplă acest lucru, cuprul înlocuiește argintul în sarea de azotat; și, ca urmare , se formează azotat de cupru, Cu (NO 3 ) 2 .
Cationii Cu 2+ împreună cu NO 3 - întoarceți soluția; și argintiu, albeste bradul de Crăciun ca și cum ar fi acoperit cu zăpadă.
Care este reducerea?
În reducere s-a spus deja că o specie câștigă electroni. Cum se poate verifica acest lucru într-o ecuație chimică? De exemplu, în ecuația pentru reacția dintre Cu și AgNO 3 , cum știți când are loc reducerea? Pentru a verifica acest lucru, este necesar să se determine numărul sau starea de oxidare.
Elementele din stările lor naturale, au prin definiție o stare de oxidare egală cu zero, deoarece se presupune că nu au pierdut și nici nu au câștigat electroni. Astfel, metalele solide au o stare de oxidare zero. Astfel, argintul trece de la +1 (Ag + ) la 0 (Ag). Sarcina unui ion metalic este egală cu starea lui de oxidare.
Pe de altă parte, electronii proveneau din cupru: mergând de la 0 (Cu) la +2 (Cu 2+ ). Anionul de azotat, NO 3 - rămâne neschimbat în timp ce ambele metale schimbă electroni; prin urmare, ecuația poate fi scrisă ca:
2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+
Observați că atât tarifele cât și atomii sunt echilibrate.
Aceasta constă în reducerea substanțelor chimice: în câștigul de electroni care fac ca stările de oxidare ale atomilor să fie mai puțin pozitive decât cea a electronilor.
Numărul de oxigen
Oxigenii sunt atomi foarte electronegativi și oxidanți, astfel încât atunci când un atom formează compuși cu aceștia (ca oxizii), au stări de oxidare pozitive. Cu cât este mai mare numărul oxigenilor care interacționează cu atomul, cu atât starea de oxidare este mai pozitivă; sau ceea ce este același, este mai ruginit.
Prin urmare, atunci când un compus are mai puțini atomi de oxigen, se spune că este mai puțin oxidat; adică atomul pierde mai puțini electroni.
Un exemplu clasic poate fi văzut în monoxidul de carbon și dioxidul de carbon. Pentru CO, carbonul are o stare de oxidare de +2; în timp ce pentru CO 2 , starea sa de oxidare este +4.
Deci, dacă într-o reacție CO 2 este transformat în CO, se spune că se produce o reducere; deoarece, carbonul interacționează acum cu un oxigen și nu cu doi. Pentru reacția opusă, transformând CO în CO 2 , vorbim despre o oxidare a carbonului.
Aceasta se aplică tuturor atomilor, în special metalelor din oxizii lor metalici; de exemplu, CRO 2 (Cr 4+ ) și CrC 3 (Cr 6+ ).
În ecuațiile chimice unde o specie pierde oxigen în timp ce cealaltă specie îl câștigă, se spune că se produce un transfer de oxigen.
Atom electronegativ
Puteți stabili întotdeauna dacă a existat o reducere prin schimbarea stării de oxidare la o valoare mai puțin pozitivă. După cum s-a explicat, o modalitate rapidă de a spune fără a face chiar matematica este observând dacă există o scădere a atomilor de oxigen într-un compus.
La fel se poate întâmpla cu orice alt atom care este mai electronegativ decât atomul care câștigă sau pierde electroni.
De exemplu, dacă CF 4 reacționează în așa fel încât devine CH 4 , atunci se spune că a avut loc o reducere; deoarece fluorul este mult mai electronegativ decât atomul de hidrogen. Ca rezultat, carbonul este oxidat mai puțin în CH 4 decât în CF 4 , care este aceeași ca și a spune că a fost redus.
Exemple
Reducerea chimiei organice
Exemplul CF 4 și CH 4 reflectă ce se întâmplă în reacțiile organice, unde reducerea încărcării parțiale a unui atom este considerată un câștig electronic. Acest lucru se aplică foarte mult atunci când se ia în considerare reducerea grupărilor funcționale oxigenate.
De exemplu, luați în considerare grupurile ROH, RCHO și COOH. Primul corespunde alcoolilor, unde carbonul se leagă cu oxigenul (C-OH); a doua este grupa aldehidă, unde carbonul formează o dublă legătură cu oxigenul și este legat și la hidrogen (C = OH); iar al treilea este grupul carboxil.
În grupa carboxil, carbonul formează o legătură dublă cu o O și o legătură unică cu o altă O (HO-C = O).
Prin urmare, o reducere are loc dacă un acid carboxilic este transformat într-un alcool:
RCOOH => ROH
Extracția metalelor
Reducerea chimică este extrem de importantă în procesele de extragere a metalelor din mineralele lor. Unele dintre reacții sunt:
HgS + O 2 => Hg + SO 2
Sulfura de mercur este redusă la mercurul metalic.
Cu 2 S + O 2 => 2 Cu + SO 2
Sulfura de cupru este redusă la cupru metalic.
2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2
ZnO + C => Zn + CO (notă transferul lui O)
Sulfura de zinc este mai întâi redusă la monoxidul său și apoi la forma metalică.
Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2
Oxidul feric este redus la fierul metalic.
WO 3 + 3H 2 => W + 3H 2 O
Iar trioxidul de wolfram este redus la tungstenul metalic.
Ca exercițiu, numărul de oxidare al metalului poate fi determinat înainte de a fi redus.
Referințe
- Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
- Chimie LibreTexturi. (9 decembrie 2018). Reacții de oxidare-reducere. Recuperat din: chem.libretexts.org
- Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (04 iulie 2018). Definiția reducerii chimiei. Recuperat de la: thinkco.com
- Hultzman R. (2019). Reducerea chimiei: definiție și prezentare generală. Studiu. Recuperat din: studiu.com
- Clark J. (2013). Definiții de oxidare și reducere (redox). Recuperat din: chemguide.co.uk
- Vizualizare îndrumător (Sf). Reacție de reducere. Recuperat din: chimie.tutorvista.com