Hvad er en reduktionsagent?

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

Hvis en 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, der kaldes oxidationsreduktionsreaktioner, også kendt som redoxreaktioner. Disse reaktioner genererer en strøm af elektroner, så de har elektrisk potentiale.

Forskere kan udnytte potentialet ved oxidationsreduktionsreaktioner for at skabe elektricitet. Dette er begrebet bag kartoffelbatteriet, et almindeligt videnskabseksperiment. Eksperimentøren lægger en zink bly og en kobber bly i kartoffelen. De fritflydende ioner i kartoffelen letter elektronstrømmen mellem de to ledninger ved at forhindre en ophobning af positiv ladning omkring lederne, der ville stoppe reaktionen. Elektroner strømmer fra blyet, der fungerer som et reduktionsmiddel til det bly, der fungerer som et oxidationsmiddel; i processen kommer atomer fra det reducerende bly ind i opløsningen af ​​kartoffelen, mens ioner, der omgiver det oxiderende bly, omdannes til metal på overfladen af ​​det oprindelige bly.

Hvis et atom er et oxidationsmiddel i en reaktion, ville det være et reduktionsmiddel, hvis reaktionen blev vendt. Om 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 på positiv 2. Halvereaktionerne er således Zn ⁺² + 2e ^- -> Zn og Cu ⁺² + 2e ^- -> Cu.

Det næste trin er at finde retningen på elektronstrømmen. Eksperimentøren gør dette ved hjælp af en tabel med standardreduktionspotentialer, som giver et potentiale for hver halvreaktion. Hvis retningen på halvreaktionen vendes, har dens potentiale den samme størrelse, men dens tegn ændres. Potentialet for halvreaktionen af ​​zink er -0,76 volt, mens kobberpotentialet er 0,34 volt.

Dette betyder, at zink er et stærkere reduktionsmiddel end kobber, så i denne reaktion fungerer zink som reduktionsmiddel. Den samlede reaktion i kartoffelbatteriet er Zn + Cu ⁺² -> Zn ⁺² + Cu, der genererer 1,10 volt elektricitet i ledningen, der forbinder lederne. Hvis zinkledningen blev erstattet med en sølvledning, ville kobber imidlertid være reduktionsmidlet, da halvereaktionen af ​​sølv, Ag ⁺ + e ^- , har et standardreduktionspotentiale på 0,80 volt. Batteriet ville generere 0,46 volt.