Reduktionsmittel: Was ist das, die stärksten, Beispiele

Ein Reduktionsmittel ist eine Substanz, die die Funktion der Reduktion eines Oxidationsmittels bei einer Oxidreduktionsreaktion erfüllt. Reduktionsmittel sind von Natur aus Elektronendonoren, in der Regel Substanzen mit dem niedrigsten Oxidationsgrad und einem hohen Anteil an Elektronen.

Es gibt eine chemische Reaktion, bei der die Oxidationsstufen der Atome variieren. Diese Reaktionen beinhalten einen Reduktionsprozess und einen komplementären Oxidationsprozess. Bei diesen Reaktionen werden ein oder mehrere Elektronen eines Moleküls, Atoms oder Ions auf ein anderes Molekül, Atom oder Ion übertragen. Dies beinhaltet die Erzeugung einer Oxidreduktionsreaktion.

Während des Oxidreduktionsprozesses wird das Element oder die Verbindung, die ihr Elektron (oder ihre Elektronen) verliert (oder abgibt), als Reduktionsmittel bezeichnet, im Gegensatz zu dem Oxidationsmittel, das der Elektronenrezeptor ist. Es wird dann gesagt, dass die Reduktionsmittel das Oxidationsmittel reduzieren und dass das Oxidationsmittel das Reduktionsmittel oxidiert.

Die besten oder stärksten Reduktionsmittel sind solche mit einem höheren Atomradius; das heißt, sie haben einen größeren Abstand von ihrem Kern zu den Elektronen, die ihn umgeben.

Reduktionsmittel sind üblicherweise Metalle oder negative Ionen. Übliche Reduktionsmittel umfassen Ascorbinsäure, Schwefel, Wasserstoff, Eisen, Lithium, Magnesium, Mangan, Kalium, Natrium, Vitamin C, Zink und sogar Karottenextrakt.

Was sind die Reduktionsmittel?

Wie bereits gesagt, sind die Reduktionsmittel für die Reduktion eines Oxidationsmittels verantwortlich, wenn eine Oxidations-Reduktionsreaktion auftritt.

Eine einfache und typische Reaktion der Oxidations-Reduktions-Reaktion ist die der aeroben Zellatmung:

C ₆ H ₁₂ O ₆ (s) + 6O ₂ (g) → 6CO ₂ (g) + 6H ₂ O (l)

In diesem Fall, in dem Glucose (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) mit Sauerstoff (O ₂ ) reagiert, wirkt Glucose als Reduktionsmittel, um Elektronen an Sauerstoff abzugeben - das heißt, es wird oxidiert - und Sauerstoff ist Es wird ein Oxidationsmittel.

In der organischen Chemie sind die besten Reduktionsmittel diejenigen Reagenzien, die der Reaktion Wasserstoff (H ₂ ) liefern. In diesem Gebiet der Chemie bezieht sich die Reduktionsreaktion auf die Addition von Wasserstoff an ein Molekül, obwohl die obige Definition (Oxidreduktionsreaktionen) auch gilt.

Faktoren, die die Stärke eines Reduktionsmittels bestimmen

Damit eine Substanz als "stark" gilt, wird erwartet, dass es sich um Moleküle, Atome oder Ionen handelt, die sich mehr oder weniger leicht von ihren Elektronen lösen.

Hierzu müssen eine Reihe von Faktoren berücksichtigt werden, um die Kraft zu erkennen, die ein Reduktionsmittel haben kann: Elektronegativität, Atomradius, Ionisierungsenergie und Reduktionspotential.

Elektronegativität

Die Elektronegativität ist die Eigenschaft, die die Tendenz eines Atoms beschreibt, ein an sich gebundenes Elektronenpaar anzuziehen. Je höher die Elektronegativität ist, desto größer ist die Anziehungskraft, die das Atom auf die Elektronen ausübt, die es umgeben.

Im Periodensystem nimmt die Elektronegativität von links nach rechts zu, so dass die Alkalimetalle die am wenigsten elektronegativen Elemente sind.

Atomfunk

Es ist die Eigenschaft, die die Anzahl der Atome misst. Es bezieht sich auf die typische oder durchschnittliche Entfernung vom Zentrum eines Atomkerns bis zur Grenze der elektronischen Wolke, die ihn umgibt.

Diese Eigenschaft ist nicht genau - und außerdem sind mehrere elektromagnetische Kräfte an ihrer Definition beteiligt -, aber es ist bekannt, dass dieser Wert im Periodensystem von links nach rechts abnimmt und von oben nach unten zunimmt. Aus diesem Grund wird angenommen, dass Alkalimetalle, insbesondere Cäsium, einen höheren Atomradius haben.

Ionisierungsenergie

Diese Eigenschaft ist definiert als die Energie, die erforderlich ist, um das am wenigsten gebundene Elektron von einem Atom (das Valenzelektron) zu entfernen, um ein Kation zu bilden.

Es wird gesagt, dass die Ionisierungsenergie des Atoms umso größer ist, je näher die Elektronen am Kern des umgebenden Atoms sind.

Die Ionisierungsenergie steigt im Periodensystem von links nach rechts und von unten nach oben an. Auch hier haben Metalle (insbesondere Alkalien) eine geringere Ionisierungsenergie.

Reduktionspotential

Es ist das Maß für die Tendenz einer chemischen Spezies, Elektronen zu gewinnen und damit zu reduzieren. Jede Spezies hat ein intrinsisches Reduktionspotential: Je größer das Potential, desto größer die Affinität desselben mit den Elektronen und auch ihre Fähigkeit, reduziert zu werden.

Reduktionsmittel sind solche Substanzen, die aufgrund ihrer geringen Affinität zu Elektronen ein geringeres Reduktionspotential aufweisen.

Stärkste Reduktionsmittel

Mit den oben beschriebenen Faktoren kann geschlossen werden, dass zum Auffinden eines "starken" Reduktionsmittels ein Atom oder Molekül mit geringer Elektronegativität, hohem Atomradius und geringer Ionisierungsenergie erwünscht ist.

Wie bereits erwähnt, weisen Alkalimetalle diese Eigenschaften auf und gelten als die stärksten Reduktionsmittel.

Andererseits wird Lithium (Li) als das stärkste Reduktionsmittel angesehen, da es das niedrigste Reduktionspotential aufweist, während das LiAlH ₄ -Molekül als das stärkste Reduktionsmittel von allen angesehen wird, da es dieses und die anderen gewünschten Eigenschaften enthält.

Beispiele für Reaktionen mit Reduktionsmitteln

Es gibt viele Fälle von Rostreduzierung im Alltag. Hier sind einige der repräsentativsten:

Beispiel 1

Die Verbrennungsreaktion von Octan (der Hauptkomponente von Benzin):

2C ₈ H ₁₈ (1) + 25O ₂ → 16CO ₂ (g) + 18H ₂ O (g)

Es ist zu beobachten, wie Octan (Reduktionsmittel) Elektronen an Sauerstoff (Oxidationsmittel) abgibt und in großen Mengen Kohlendioxid und Wasser bildet.

Beispiel 2

Die Hydrolyse von Glucose ist ein weiteres nützliches Beispiel für eine häufige Reduktion:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 2 ADP + 2P + 2NAD + → 2CH ₃ COCO ₂ H + 2 ATP + 2NADH

Bei dieser Reaktion nehmen die NAD-Moleküle (ein Elektronenrezeptor und Oxidationsmittel bei dieser Reaktion) Elektronen aus der Glucose (Reduktionsmittel) auf.