Vad är ett reducerande medel?

Ett reducerande medel är en term i kemi som hänvisar till en atom som donerar elektroner i en oxidationsreduktionsreaktion.Atomen som får dessa elektroner sägs reduceras.Den reducerade atomen kallas oxidationsmedel;Det tar elektroner från den oxiderade atomen, som är ett annat namn för reducerande medel.

Om en elektron lämnar en atom måste den gå någon annanstans, så processerna för oxidation och reduktion går hand i hand.Tillsammans bildar de en klass av reaktioner som kallas oxidationsreduktionsreaktioner, även kända som redoxreaktioner.Dessa reaktioner genererar ett flöde av elektroner, så de har elektrisk potential.

Forskare kan utnyttja potentialen för oxidationsminskningsreaktioner för att skapa elektricitet.Detta är konceptet bakom potatisbatteriet, ett vanligt vetenskapligt experiment.Experimenteraren sätter en zinkledare och en koppar ledning in i potatisen.De fria flytande jonerna i potatisen underlättar elektronflödet mellan de två lederna genom att förhindra en uppbyggnad av positiv laddning runt ledningarna som skulle stoppa reaktionen.Elektroner flyter från ledningen som fungerar som ett reducerande medel till ledningen som fungerar som ett oxidationsmedel;Under processen kommer atomer från den reducerande blyet in i lösning av potatisen, medan joner som omger den oxiderande bly omvandlas till metall på ytan av den ursprungliga ledningen.

Om en atom är ett oxiderande medel i en reaktion, skulle det vara ett reducerande medel om reaktionen vändes.Huruvida en atom fungerar som ett oxidationsmedel eller ett reducerande medel beror på riktningen i vilken reaktionen är spontan.Reaktioner förekommer spontant om deras produkter är relativt mer stabila än deras reagens.Forskare kan förutsäga spontaniteten i oxidationsminskningsreaktioner baserade på deras elektriska potential.

För att utvärdera en potentiell oxidationsminskningsreaktion bryter forskarna först reaktionen i halva reaktioner, som representerar förlust av elektroner eller minskning.När det gäller potatisen kan zink och koppar båda bilda joner med en laddning av positivt 2. Således är halva reaktionerna Zn ^{+ 2} + 2e ^-- Zn och Cu ^{+ 2} + 2e ^- - cu.

Nästa steg är att hitta riktningen för elektronflödet.Experimenteraren gör detta med hjälp av en tabell med standardreduktionspotentialer, vilket ger en potential för varje halvreaktion.Om riktningen för halvreaktionen vänds har dess potential samma storlek, men dess tecken förändras.Potentialen för halvreaktionen av zink är -0,76 volt, medan koppar är 0,34 volt.

Detta innebär att zink är ett starkare reducerande medel än koppar, så i denna reaktion fungerar zink som reducerande medel.Den totala reaktionen i potatisbatteriet är Zn + Cu ^{+ 2} - Zn ^{+ 2} + Cu, som genererar 1,10 volt el i tråden som ansluter ledningarna.Om zinkledningen ersattes med en silverledare, emellertid, skulle koppar emellertid vara det reducerande medlet, eftersom halvreaktionen av silver, Ag ⁺ + E ^-, har en standardreduktionspotential på 0,80 volt.Batteriet skulle generera 0,46 volt.