Wat is een reductiemiddel?
Een reductiemiddel is een term in chemie die verwijst naar een atoom dat elektronen schenkt in een oxidatiereductie-reactie. Van het atoom dat die elektronen wint, wordt gezegd dat het wordt verminderd. Het gereduceerde atoom wordt het oxidatiemiddel genoemd; Er zijn elektronen van het geoxideerde atoom nodig, wat een andere naam is voor het reductiemiddel.
Als een elektron een atoom verlaat, moet het ergens anders heen gaan, dus de processen van oxidatie en reductie gaan hand in hand. Samen vormen ze een klasse van reacties die oxidatie-reductiereacties worden genoemd, ook bekend als redoxreacties. Deze reacties genereren een stroom van elektronen, zodat ze elektrisch potentieel hebben.
Wetenschappers kunnen het potentieel van oxidatiereductiereacties benutten om elektriciteit te creëren. Dit is het concept achter de aardappelbatterij, een gemeenschappelijk wetenschappelijk experiment. De experimentator legt één zink voorsprong en één koperen voorsprong in de aardappel. De vrij zwevende ionen in de aardappel vergemakkelijken de elektronenstroom tussen de twee leads door een opbouw van te voorkomenPositieve lading rond de leads die de reactie zouden stoppen. Elektronen stromen uit het lood dat fungeert als een reductiemiddel tot het lood dat fungeert als een oxidatiemiddel; In het proces komen atomen van de reducerende lood de oplossing van de aardappel binnen, terwijl ionen rondom het oxiderende lood worden omgezet in metaal op het oppervlak van de oorspronkelijke lead.
Als een atoom een oxidatiemiddel is in een reactie, zou dit een reductiemiddel zijn als de reactie zou worden omgekeerd. Of een atoom fungeert als een oxidatiemiddel of een reductiemiddel hangt af van de richting waarin de reactie spontaan is. Reacties komen spontaan voor als hun producten relatief stabieler zijn dan hun reagentia. Wetenschappers kunnen de spontaniteit van oxidatie-reductiereacties voorspellen op basis van hun elektrische potentieel.
Om een potentiële oxidatiereductie-reactie te evalueren, breken wetenschappers eerst de reactie in een halve reacties, die het verlies van elektronen of reductie vertegenwoordigen. In het geval van de aardappel, kunnen zink en koper beide ionen vormen met een lading van positieve 2. Dus de halve reacties zijn Zn +2 + 2e --> Zn en cu +2 + 2e --> cu.
De volgende stap is om de richting van elektronenstroom te vinden. De experimentator doet dit met behulp van een tabel met standaardreductiepotentialen, die een potentieel biedt voor elke halve reactie. Als de richting van de halve reactie wordt omgekeerd, heeft het potentieel dezelfde grootte, maar het teken verandert. Het potentieel voor de halve reactie van zink is -0,76 volt, terwijl die van koper 0,34 volt is
Dit betekent dat zink een sterker reductiemiddel is dan koper, dus in deze reactie fungeert zink als het reductiemiddel. De algehele reactie in de aardappelbatterij is Zn + Cu +2 -> Zn +2 + cu, die 1,10 volt elektriciteit in de draad genereert die de kabel verbindt. Als de zink lood werd vervangen door een zilveren voorsprong,dan zou koper echter het reductiemiddel zijn, omdat de halve reactie van zilver, Ag + + e -, een standaardreductiepotentieel van 0,80 volt heeft. De batterij zou 0,46 volt genereren.