Что такое восстановитель?

Восстанавливающий агент - это термин в химии, который относится к атому, который отдает электроны в реакции окисления-восстановления. Атом, который получает эти электроны, называется восстановленным. Восстановленный атом называется окислителем; это берет электроны от окисленного атома, который является другим названием восстановителя.

Если электрон покидает атом, он должен идти куда-то еще, поэтому процессы окисления и восстановления идут рука об руку. Вместе они образуют класс реакций, называемых окислительно-восстановительными реакциями, также известными как окислительно-восстановительные реакции. Эти реакции генерируют поток электронов, поэтому они имеют электрический потенциал.

Ученые могут использовать потенциал окислительно-восстановительных реакций для создания электричества. Это концепция картофельной батареи, общенаучного эксперимента. Экспериментатор помещает один свинцовый цинк и один медный свинец в картофель. Свободно плавающие ионы в картофеле способствуют потоку электронов между двумя отведениями, предотвращая накопление положительного заряда вокруг отведений, что остановит реакцию. Электроны текут от свинца, который действует как восстановитель, к свинцу, который действует как окислитель; при этом атомы восстанавливающего свинца попадают в раствор картофеля, а ионы, окружающие окисляющий свинец, превращаются в металл на поверхности исходного свинца.

Если атом является окислителем в реакции, он был бы восстановителем, если бы реакция была обратной. То, действует ли атом в качестве окислителя или восстановителя, зависит от направления, в котором реакция является самопроизвольной. Реакции происходят самопроизвольно, если их продукты относительно более стабильны, чем их реагенты. Ученые могут предсказать спонтанность окислительно-восстановительных реакций на основе их электрического потенциала.

Чтобы оценить потенциальную реакцию окисления-восстановления, ученые сначала разбивают реакцию на половинные реакции, которые представляют собой потерю электронов или восстановление. В случае картофеля цинк и медь могут образовывать ионы с положительным зарядом 2. Таким образом, половинными реакциями являются Zn ⁺² + 2e ^- -> Zn и Cu ⁺² + 2e ^- -> Cu.

Следующий шаг - найти направление потока электронов. Экспериментатор делает это, используя таблицу стандартных восстановительных потенциалов, которая дает потенциал для каждой половины реакции. Если направление полуреакции меняется на противоположное, его потенциал имеет ту же величину, но его знак меняется. Потенциал для полуреакции цинка составляет -0,76 вольт, а для меди - 0,34 вольт.

Это означает, что цинк является более сильным восстановителем, чем медь, поэтому в этой реакции цинк действует как восстановитель. Общая реакция в картофельной батарее Zn + Cu ⁺² -> Zn ⁺² + Cu, которая генерирует 1,10 вольт электричества в проводе, соединяющем провода. Однако если цинковый свинец заменить на серебряный, то восстановителем будет медь, поскольку полуреакция серебра Ag ⁺ + e ^- имеет стандартный восстановительный потенциал 0,80 вольт. Батарея будет генерировать 0,46 вольт.