Τι είναι ένας αναγωγικός παράγοντας;

Ένας αναγωγικός παράγοντας είναι ένας όρος στη χημεία που αναφέρεται σε ένα άτομο που δωρίζει ηλεκτρόνια σε μια αντίδραση μείωσης οξείδωσης.Το άτομο που κερδίζει αυτά τα ηλεκτρόνια λέγεται ότι μειώνεται.Το μειωμένο άτομο ονομάζεται οξειδωτικός παράγοντας.Παίρνει ηλεκτρόνια από το οξειδωμένο άτομο, το οποίο είναι ένα άλλο όνομα για τον αναγωγικό παράγοντα.

Εάν ένα ηλεκτρόνιο αφήνει ένα άτομο πρέπει να πάει κάπου αλλού, έτσι οι διαδικασίες οξείδωσης και μείωσης πηγαίνουν χέρι -χέρι.Μαζί, σχηματίζουν μια κατηγορία αντιδράσεων που ονομάζονται αντιδράσεις μείωσης οξείδωσης, γνωστές επίσης ως οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις.Αυτές οι αντιδράσεις παράγουν ροή ηλεκτρονίων, έτσι ώστε να έχουν ηλεκτρικό δυναμικό. Οι επιστήμονες μπορούν να αξιοποιήσουν το δυναμικό των αντιδράσεων μείωσης οξείδωσης για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας.Αυτή είναι η ιδέα πίσω από την μπαταρία πατάτας, ένα κοινό πείραμα επιστημών.Ο πειραματιστής βάζει ένα μόλυβδο ψευδαργύρου και ένα χάλκινο μόλυβδο στην πατάτα.Τα ελευθέρως ιόντα στην πατάτα διευκολύνουν τη ροή ηλεκτρονίων μεταξύ των δύο καλωδίων, εμποδίζοντας μια συσσώρευση θετικής φόρτισης γύρω από τους οδηγούς που θα σταματούσαν την αντίδραση.Τα ηλεκτρόνια ρέουν από το μόλυβδο που λειτουργεί ως αναγωγικός παράγοντας στο μόλυβδο που δρα ως οξειδωτικός παράγοντας.Στη διαδικασία, τα άτομα από το μειωμένο μόλυβδο εισέρχονται στο διάλυμα της πατάτας, ενώ τα ιόντα που περιβάλλουν το οξειδωτικό μόλυβδο μετατρέπονται σε μέταλλο στην επιφάνεια του αρχικού μολύβδου.

Εάν ένα άτομο είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας σε μια αντίδραση, θα ήταν ένας αναγωγικός παράγοντας εάν η αντίδραση αντιστραφεί.Το αν ένα άτομο λειτουργεί ως οξειδωτικός παράγοντας ή ένας αναγωγικός παράγοντας εξαρτάται από την κατεύθυνση στην οποία η αντίδραση είναι αυθόρμητη.Οι αντιδράσεις συμβαίνουν αυθόρμητα εάν τα προϊόντα τους είναι σχετικά πιο σταθερά από τα αντιδραστήρια τους.Οι επιστήμονες μπορούν να προβλέψουν τον αυθορμητισμό των αντιδράσεων μείωσης της οξείδωσης με βάση το ηλεκτρικό τους δυναμικό.

Για να αξιολογήσει μια πιθανή αντίδραση μείωσης οξείδωσης, οι επιστήμονες παραβιάζουν πρώτα την αντίδραση σε μισές αντιδράσεις, οι οποίες αντιπροσωπεύουν την απώλεια ηλεκτρονίων ή τη μείωση.Στην περίπτωση της πατάτας, του ψευδαργύρου και του χαλκού μπορούν να σχηματίσουν ιόντα με φορτίο θετικών 2. Έτσι, οι μισές αντιδράσεις είναι Zn

+ 2

+ 2e ^-- zn και cu ^{+ 2} + 2e ^- - cu. Το επόμενο βήμα είναι να βρεθεί η κατεύθυνση της ροής ηλεκτρονίων.Ο πειραματιστής το κάνει αυτό χρησιμοποιώντας έναν πίνακα τυπικών δυνατοτήτων μείωσης, το οποίο δίνει μια δυνατότητα για κάθε μισή αντίδραση.Εάν η κατεύθυνση της μισής αντίδρασης αντιστραφεί, το δυναμικό της έχει το ίδιο μέγεθος, αλλά το σημάδι της αλλάζει.Η δυνατότητα για τη μισή αντίδραση του ψευδαργύρου είναι -0,76 βολτ, ενώ η χαλκού είναι 0,34 βολτ. Αυτό σημαίνει ότι ο ψευδάργυρος είναι ένας ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας από τον χαλκό, οπότε σε αυτή την αντίδραση ο ψευδάργυρος δρα ως αναγωγικός παράγοντας.Η συνολική αντίδραση στην μπαταρία πατάτας είναι Zn + Cu

+ 2

- Zn

+ 2

+ Cu, το οποίο παράγει 1,10 βολτ ηλεκτρικής ενέργειας στο σύρμα που συνδέει τους αγωγούς.Εάν ο μόλυβδος ψευδαργύρου αντικατασταθεί με ασημένιο μόλυβδο, ωστόσο, τότε ο χαλκός θα ήταν ο αναγωγικός παράγοντας, αφού η μισή αντίδραση του αργύρου, Ag ⁺ + E ^-, έχει ένα τυπικό δυναμικό μείωσης 0,80 βολτ.Η μπαταρία θα παράγει 0,46 βολτ.