Hva er et reduksjonsmiddel?

Et reduksjonsmiddel er et begrep i kjemi som refererer til et atom som donerer elektroner i en oksidasjonsreduksjonsreaksjon. Atomet som får disse elektronene sies å være redusert. Det reduserte atom kalles oksidasjonsmiddel; det tar elektroner fra det oksiderte atomet, som er et annet navn for reduksjonsmidlet.

Hvis et elektron forlater et atom, må det gå et annet sted, så prosessene med oksidasjon og reduksjon går hånd i hånd. Sammen danner de en klasse av reaksjoner som kalles oksidasjonsreduksjonsreaksjoner, også kjent som redoksreaksjoner. Disse reaksjonene genererer en strøm av elektroner, så de har elektrisk potensial.

Forskere kan utnytte potensialet av oksidasjonsreduksjonsreaksjoner for å skape elektrisitet. Dette er konseptet bak potetbatteriet, et vanlig vitenskapelig eksperiment. Eksperimentøren legger en sink bly og en kobber bly i poteten. De frittflytende ionene i poteten letter elektronstrømmen mellom de to lederne ved å forhindre en opphopning av positiv ladning rundt lederne som vil stoppe reaksjonen. Elektroner strømmer fra blyet som fungerer som et reduksjonsmiddel til blyet som fungerer som et oksidasjonsmiddel; i prosessen kommer atomer fra reduserende bly inn i løsningen av poteten, mens ioner som omgir oksiderende bly omdannes til metall på overflaten av det opprinnelige blyet.

Hvis et atom er et oksydasjonsmiddel i en reaksjon, ville det være et reduksjonsmiddel hvis reaksjonen ble reversert. Om et atom fungerer som et oksydasjonsmiddel eller et reduksjonsmiddel avhenger av i hvilken retning reaksjonen er spontan. Reaksjoner skjer spontant hvis produktene deres er relativt mer stabile enn deres reagenser. Forskere kan forutsi spontaniteten til oksidasjonsreduksjonsreaksjoner basert på deres elektriske potensiale.

For å evaluere en potensiell oksidasjonsreduksjonsreaksjon, forskere først bryte reaksjonen i halv reaksjoner, som representerer tap av elektroner, eller reduksjon. Når det gjelder potet, kan både sink og kobber danne ioner med en ladning på positive 2. Halvereaksjonene er således Zn ⁺² + 2e ^- -> Zn og Cu ⁺² + 2e ^- -> Cu.

Neste trinn er å finne retningen på elektronstrømmen. Eksperimenteren gjør dette ved å bruke en tabell med standard reduksjonspotensialer, som gir et potensial for hver halv reaksjon. Hvis retningen på halvreaksjonen er snudd, har potensialet samme størrelse, men tegnet endres. Potensialet for halvreaksjonen av sink er -0,76 volt, mens kobber er 0,34 volt.

Dette betyr at sink er et sterkere reduksjonsmiddel enn kobber, så i denne reaksjonen fungerer sink som reduksjonsmiddel. Den totale reaksjonen i potetbatteriet er Zn + Cu ⁺² -> Zn ⁺² + Cu, som genererer 1,10 volt strøm i ledningen som forbinder ledningene. Hvis sinkledningen ble erstattet med en sølvledning, ville kobber imidlertid være reduksjonsmiddelet, siden halvreaksjonen av sølv, Ag ⁺ + e ^- , har et standard reduksjonspotensial på 0,80 volt. Batteriet ville generere 0,46 volt.