Μείωση (χημεία) σε ό, τι συνίσταται και παραδείγματα

Το μείωση είναι όλη αυτή η χημική αντίδραση όπου τα άτομα ενός από τα αντιδραστήρια καταλήγουν να κερδίζουν ηλεκτρόνια. τι μπορεί να δει και αυτός ο τρόπος: η ηλεκτρονική σας κενή θέση ή "δυσφορία" μειώνεται. Ένα άτομο αποκτά ηλεκτρόνια όταν ένα είδος τα δωρίζει. δηλαδή, σκουριάζει.

Αυτός ο τύπος αντίδρασης δεν μπορεί να συμβεί από μόνος του: εάν ένα είδος δέχεται τα ηλεκτρόνια, ένα άλλο πρέπει υποχρεωτικά να τα παραχωρήσει. Διαφορετικά, θα δημιουργούσε την ύλη από το τίποτα, μειώνοντας τα άτομα αφού κέρδισαν ηλεκτρόνια από το κενό. Ως εκ τούτου, είναι ένα ημιαγωγό οξειδοαναγωγής (μείωση / οξείδωση).

Ένα ενδεικτικό παράδειγμα της μείωσης που μπορεί να παρουσιαστεί στις αίθουσες διδασκαλίας είναι η αντίδραση μεταξύ μιας μεταλλικής επιφάνειας χαλκού και ενός υδατικού διαλύματος νιτρικού αργύρου, AgNO₃.

Στο διάλυμα, το άργυρο βρίσκεται ως κατιόντα Ag⁺, θετικά φορτισμένο Αυτά όταν αλληλεπιδρούν με την επιφάνεια του χαλκού, διαμορφωμένα σαν ένα χριστουγεννιάτικο δέντρο, αρπάζουν τα ηλεκτρόνια από τα άτομα του χαλκού. Όταν συμβεί αυτό, ο χαλκός αντικαθιστά το άργυρο στο νιτρικό άλας. και ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται νιτρικό χαλκό, Cu (NO)₃)₂.

Κατιόντα²⁺ δίπλα στο NO₃^- γυρίστε το μπλε διάλυμα. και το ασήμι, λευκώνει το χριστουγεννιάτικο δέντρο σαν να ήταν καλυμμένο με χιόνι.

Ευρετήριο

• 1 Ποια είναι η μείωση?
  • 1.1 Αριθμός οξυγόνου
  • 1.2 Ηλεκτροαρνητικό άτομο
• 2 Παραδείγματα
  • 2.1 Μείωση της οργανικής χημείας
  • 2.2 Εξόρυξη μετάλλων
• 3 Αναφορές

Ποια είναι η μείωση?

Στη μείωση έχει ήδη λεχθεί ότι ένα είδος κερδίζει ηλεκτρόνια. Πώς μπορεί αυτό να επαληθευτεί σε μια χημική εξίσωση; Για παράδειγμα, στην εξίσωση της αντίδρασης μεταξύ Cu και AgNO₃, Πώς να γνωρίζετε πότε εμφανίζεται η μείωση; Για να το επιβεβαιώσετε, είναι απαραίτητο να καθορίσετε τον αριθμό ή την κατάσταση οξείδωσης.

Τα στοιχεία στις φυσικές τους καταστάσεις έχουν, εξ ορισμού, μια κατάσταση οξειδώσεως ίση με το μηδέν, δεδομένου ότι υποτίθεται ότι δεν έχουν χάσει ή κέρδισαν ηλεκτρόνια. Έτσι, τα στερεά μέταλλα έχουν κατάσταση μηδενικής οξείδωσης. Έτσι, το ασήμι πηγαίνει από το +1 (Αγ⁺) έως 0 (Ag). Το φορτίο ενός μεταλλικού ιόντος είναι ίσο με την κατάσταση οξειδώσεως αυτού.

Από την άλλη πλευρά, τα ηλεκτρόνια προήλθαν από χαλκό: από 0 (Cu) έως +2 (Cu²⁺). Το νιτρικό ανιόν, ΝΟ₃^- παραμένει αμετάβλητο, ενώ τα δύο μέταλλα ανταλλάσσουν ηλεκτρόνια. Επομένως, η εξίσωση μπορεί να γραφτεί ως:

2Ag⁺ + Cu => 2Ag + Cu²⁺

Σημειώστε ότι τόσο τα φορτία όσο και τα άτομα είναι ισορροπημένα.

Αυτή είναι η χημική μείωση: στο κέρδος των ηλεκτρονίων που καθιστούν λιγότερο θετικές τις καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων που κερδίζουν τα ηλεκτρόνια.

Αριθμός οξυγόνου

Τα οξυγόνα είναι πολύ ηλεκτροαρνητικά και οξειδωτικά άτομα, έτσι όταν ένα άτομο σχηματίζει ενώσεις μαζί τους (όπως οξείδια), έχουν θετικές καταστάσεις οξείδωσης. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των οξυγόνων που αλληλεπιδρούν με το άτομο, τόσο πιο θετική θα είναι η κατάσταση οξείδωσης του. ή ό, τι είναι το ίδιο, είναι πιο σκουριασμένο.

Επομένως, όταν μια ένωση έχει λιγότερα άτομα οξυγόνου, λέγεται ότι είναι λιγότερο οξειδωμένη. δηλαδή, το άτομο χάνει λιγότερα ηλεκτρόνια.

Ένα κλασικό παράδειγμα είναι το μονοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του άνθρακα. Για το CO, ο άνθρακας έχει κατάσταση οξειδώσεως +2. ενώ για το CO₂, η κατάσταση οξείδωσης είναι +4.

Έτσι, εάν σε μια αντίδραση το CO₂ μετασχηματίζεται σε CO, λέγεται ότι συμβαίνει μια μείωση. δεδομένου ότι ο άνθρακας αλληλεπιδρά πλέον με ένα οξυγόνο και όχι δύο. Για την αντίθετη αντίδραση, το CO γίνεται CO₂, υπάρχει λόγος για οξείδωση άνθρακα.

Αυτό ισχύει για όλα τα άτομα, ιδιαίτερα τα μέταλλα στα μεταλλικά οξείδια τους. για παράδειγμα, CrO₂ (Cr⁴⁺) και CrO₃ (Cr⁶⁺).

Σε χημικές εξισώσεις όπου ένα είδος χάνει οξυγόνο, ενώ τα άλλα είδη το κερδίζουν, λέγεται ότι υπάρχει μεταφορά οξυγόνου.

Ηλεκτροαρνητικό άτομο

Μπορείτε πάντα να διαπιστώσετε εάν υπήρξε μείωση μειώνοντας την κατάσταση οξείδωσης σε λιγότερο θετική τιμή. Όπως μόλις εξήγησε, ένας γρήγορος τρόπος να το παρατηρήσετε χωρίς καν να κάνετε τους υπολογισμούς είναι να διαπιστώσετε αν υπάρχει μείωση των ατόμων οξυγόνου σε μια ένωση.

Το ίδιο πράγμα μπορεί να συμβεί και με οποιοδήποτε άλλο άτομο που είναι πιο ηλεκτροαρνητικό από το άτομο που κερδίζει ή χάνει τα ηλεκτρόνια.

Για παράδειγμα, αν το CF₄ αντιδρά με τέτοιο τρόπο ώστε να γίνει CH₄, τότε λέγεται ότι συνέβη μια μείωση. δεδομένου ότι το φθόριο είναι πολύ πιο ηλεκτροαρνητικό από το άτομο υδρογόνου. Ως αποτέλεσμα, ο άνθρακας είναι λιγότερο οξειδωμένος σε CH₄ από ό, τι στο CF₄, τι ισοδυναμεί με το ότι έχει μειωθεί.

Παραδείγματα

Μείωση της οργανικής χημείας

Το παράδειγμα CF₄ και CH₄ αντανακλά το τι συμβαίνει στις οργανικές αντιδράσεις, όπου η μείωση του μερικού φορτίου ενός ατόμου θεωρείται ως ηλεκτρονικό κέρδος. Αυτό ισχύει πολύ όταν εξετάζεται η μείωση των οξυγονωμένων λειτουργικών ομάδων.

Για παράδειγμα, εξετάστε τις ομάδες ROH, RCHO και COOH. Το πρώτο αντιστοιχεί σε αλκοόλες, όπου ο άνθρακας συνδέεται με οξυγόνο (C-OH). η δεύτερη είναι η ομάδα αλδεϋδης, όπου ο άνθρακας σχηματίζει διπλό δεσμό με οξυγόνο και επίσης συνδέεται με υδρογόνο (C = O-H). και η τρίτη είναι η καρβοξυλομάδα.

Στην ομάδα καρβοξυλίου, ο άνθρακας σχηματίζει διπλό δεσμό με Ο και απλό δεσμό με άλλο Ο (ΗΟ-0 = 0).

Επομένως, μια μείωση συμβαίνει εάν ένα καρβοξυλικό οξύ μετατραπεί σε μια αλκοόλη:

RCOOH => ROH

Εξόρυξη μετάλλων

Η χημική αναγωγή είναι εξαιρετικά σημαντική στις διαδικασίες εξόρυξης μετάλλων από τα ορυκτά τους. Μερικές από τις αντιδράσεις είναι:

HgS + O₂ => Hg + SO₂

Ο θειούχος υδράργυρος μειώνεται σε μεταλλικό υδράργυρο.

Cu₂S + O₂ => 2Cu + SO₂

Το θειούχο χαλκό μειώνεται σε μεταλλικό χαλκό.

2ZnS + 3O₂ => 2ZnO + 2SO₂

ZnO + C => Zn + CO (σημειώστε τη μεταφορά του O)

Το σουλφίδιο του ψευδαργύρου μειώνεται αρχικά στο μονοξείδιο του και μετά στη μεταλλική του μορφή.

Πίστη₂Ο₃ + 3CO => 2Fe + 3CO₂

Το οξείδιο του σιδήρου μειώνεται σε μεταλλικό σίδηρο.

WO₃ + 3Η₂ => W + 3Η₂Ο

Και το τριοξείδιο του βολφραμίου μειώνεται σε μεταλλικό βολφράμιο.

Ως άσκηση μπορείτε να προσδιορίσετε τον αριθμό οξείδωσης του μετάλλου πριν μειωθεί.

Αναφορές

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Μάθηση.
2. Χημεία LibreTexts. (9 Δεκεμβρίου 2018). Αντιδράσεις μείωσης οξείδωσης. Ανακτήθηκε από: chem.libretexts.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (4 Ιουλίου 2018). Ο ορισμός της μείωσης της χημείας. Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
4. Hultzman R. (2019). Μείωση της χημείας: Ορισμός και επισκόπηση. Μελέτη. Ανακτήθηκε από: study.com
5. Clark J. (2013). Ορισμοί της οξείδωσης και της αναγωγής (redox). Ανακτήθηκε από: chemguide.co.uk
6. Εκπαιδευτής Vista. (s.f.). Αντίδραση αναγωγής. Ανακτήθηκε από: chemistry.tutorvista.com