Hvad er et reduktionsmiddel?

Et reduktionsmiddel er et udtryk i kemi, der henviser til et atom, der donerer elektroner i en oxidationsreduktionsreaktion.Atomet, der får disse elektroner, siges at være reduceret.Det reducerede atom kaldes det oxidationsmiddel;Det tager elektroner fra det oxiderede atom, som er et andet navn på reduktionsmidlet.

Hvis et elektron forlader et atom, skal det gå et andet sted, så processerne med oxidation og reduktion går hånd i hånd.Sammen danner de en klasse af reaktioner kaldet oxidationsreduktionsreaktioner, også kendt som redoxreaktioner.Disse reaktioner genererer en strøm af elektroner, så de har elektrisk potentiale.

Forskere kan udnytte potentialet for oxidationsreduktionsreaktioner til at skabe elektricitet.Dette er konceptet bag kartoffelbatteriet, et almindeligt videnskabseksperiment.Eksperimentøren lægger en zinkledning og en kobberledende ind i kartoffelen.De fritflydende ioner i kartoffelen letter elektronstrømmen mellem de to ledninger ved at forhindre en opbygning af positiv ladning omkring ledningerne, der ville stoppe reaktionen.Elektroner flyder fra føringen, der fungerer som et reducerende middel til føringen, der fungerer som et oxidationsmiddel;I processen indgår atomer fra den reducerende bly opløsningen af kartoffelen, mens ioner, der omgiver oxiderende bly, omdannes til metal på overfladen af den oprindelige bly.

Hvis et atom er et oxidationsmiddel i en reaktion, ville det være et reduktionsmiddel, hvis reaktionen blev vendt.Hvorvidt et atom fungerer som et oxidationsmiddel eller et reduktionsmiddel afhænger af den retning, i hvilken reaktionen er spontan.Reaktioner forekommer spontant, hvis deres produkter er relativt mere stabile end deres reagenser.Forskere kan forudsige spontaniteten af oxidationsreduktionsreaktioner baseret på deres elektriske potentiale.

For at evaluere en potentiel oxidationsreduktionsreaktion opdeler forskere først reaktionen i halve reaktioner, der repræsenterer tabet af elektroner eller reduktion.I tilfælde af kartoffel kan zink og kobber begge danne ioner med en ladning af positiv 2. Således er de halve reaktioner Zn ^{+ 2} + 2e ^-- Zn og Cu ^{+ 2} + 2e ^- - cu.

Det næste trin er at finde retningen for elektronflow.Eksperimentøren gør dette ved hjælp af en tabel med standard reduktionspotentialer, hvilket giver et potentiale for hver halve reaktion.Hvis retningen af halvreaktionen vendes, har dens potentiale den samme størrelse, men dens tegn ændrer sig.Potentialet for den halve reaktion af zink er -0,76 volt, mens kobber er 0,34 volt.

Dette betyder, at zink er et stærkere reducerende middel end kobber, så i denne reaktion fungerer zink som det reduktionsmiddel.Den samlede reaktion i kartoffelbatteriet er Zn + Cu ^{+ 2} - Zn ^{+ 2} + Cu, der genererer 1,10 volt elektricitet i ledningen, der forbinder ledningerne.Hvis zinkledningen blev erstattet med en sølv bly, ville kobber imidlertid være det reducerende middel, da den halve reaktion af sølv, Ag ⁺ + E ^-

, har et standardreduktionspotentiale på 0,80 volt.Batteriet ville generere 0,46 volt.