- Wat is de korting?
- Zuurstofnummer
- Elektronegatief atoom
- Voorbeelden
- Vermindering van organische chemie
- Metaalafzuiging
- Referenties
De reductie is al die chemische reactie waarbij de atomen van een van de reactanten elektronen winnen; Wat ook zo te zien is: uw vacature of elektronische “ongemak” wordt verminderd. Een atoom krijgt elektronen als een soort ze afstaat; dat wil zeggen, het roest.
Dit type reactie kan niet vanzelf gebeuren: als de ene soort de elektronen accepteert, moet een andere ze noodzakelijkerwijs opgeven. Anders zou materie uit het niets worden gemaakt, waardoor de atomen worden verkleind nadat elektronen uit het vacuüm zijn gehaald. Daarom is het een redox (reductie / oxidatie) halfreactie.
Vermindering van de zilveren boom. Bron: Gabriel Bolívar.
Een illustratief voorbeeld van de reductie die in klaslokalen kan worden aangetoond, is de reactie tussen een metalen oppervlak van koper en een waterige oplossing van zilvernitraat, AgNO 3 .
In oplossing wordt zilver gevonden als positief geladen Ag + -kationen . Deze, door interactie met het oppervlak van het koper, in de vorm van een kerstboom, rukken de elektronen uit de koperatomen. Wanneer dit gebeurt, vervangt koper zilver in het nitraatzout; en als resultaat wordt kopernitraat, Cu (NO 3 ) 2, gevormd .
Cu 2+ kationen samen met NO 3 - maak de oplossing blauwachtig; en zilver, maakt de kerstboom wit alsof hij bedekt is met sneeuw.
Wat is de korting?
Bij reductie is al gezegd dat een soort elektronen krijgt. Hoe kan dit worden geverifieerd in een chemische vergelijking? Hoe weet u bijvoorbeeld in de vergelijking voor de reactie tussen Cu en AgNO 3 wanneer de reductie plaatsvindt? Om dit te verifiëren, is het noodzakelijk om het oxidatiegetal of de oxidatietoestand te bepalen.
De elementen in hun natuurlijke toestand hebben per definitie een oxidatietoestand gelijk aan nul, aangezien wordt aangenomen dat ze geen elektronen hebben verloren of gewonnen. Vaste metalen hebben dus geen oxidatietoestand. Zilver gaat dus van +1 (Ag + ) naar 0 (Ag). De lading van een metaalion is gelijk aan zijn oxidatietoestand.
Aan de andere kant waren de elektronen afkomstig van koper: gaande van 0 (Cu) tot +2 (Cu 2+ ). Het nitraatanion, NO 3 - blijft onveranderd terwijl beide metalen elektronen uitwisselen; daarom kan de vergelijking worden geschreven als:
2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+
Merk op dat zowel de ladingen als de atomen in evenwicht zijn.
Dit is waar chemische reductie uit bestaat: in het winnen van elektronen die de oxidatietoestanden van de atomen minder positief maken dan die van elektronen.
Zuurstofnummer
Zuurstofatomen zijn zeer elektronegatieve en oxiderende atomen, dus wanneer een atoom er verbindingen mee vormt (zoals oxiden), hebben ze positieve oxidatietoestanden. Hoe groter het aantal zuurstofatomen dat een interactie aangaat met het atoom, des te positiever de oxidatietoestand; of wat hetzelfde is, is meer roestig.
Daarom, als een verbinding minder zuurstofatomen heeft, wordt gezegd dat deze minder geoxideerd is; dat wil zeggen, het atoom verliest minder elektronen.
Een klassiek voorbeeld is te zien in koolmonoxide en kooldioxide. Voor CO heeft koolstof een oxidatietoestand van +2; terwijl voor CO 2 de oxidatietoestand +4 is.
Dus als in een reactie CO 2 wordt omgezet in CO, zou er een reductie optreden; sinds koolstof interageert nu met één zuurstof en niet met twee. Voor de tegenovergestelde reactie, CO omzetten in CO 2 , spreken we van een oxidatie van koolstof.
Dit geldt voor alle atomen, vooral metalen in hun metaaloxiden; bijvoorbeeld CrO 2 (Cr 4+ ) en CrO 3 (Cr 6+ ).
In chemische vergelijkingen waarbij de ene soort zuurstof verliest terwijl de andere soort zuurstof krijgt, wordt gezegd dat er een zuurstofoverdracht plaatsvindt.
Elektronegatief atoom
U kunt altijd bepalen of er sprake was van een reductie door de oxidatietoestand te veranderen naar een minder positieve waarde. Zoals zojuist is uitgelegd, is een snelle manier om dit te zien zonder zelfs maar te rekenen, door te observeren of er een afname van zuurstofatomen in een verbinding is.
Hetzelfde kan gebeuren met elk ander atoom dat elektronegatiever is dan het atoom dat elektronen wint of verliest.
Als CF 4 bijvoorbeeld zo reageert dat het CH 4 wordt , dan zou er een reductie hebben plaatsgevonden; omdat fluor veel elektronegatiever is dan het waterstofatoom. Als gevolg hiervan wordt koolstof minder geoxideerd in CH 4 dan in CF 4 , wat hetzelfde is als zeggen dat het is verminderd.
Voorbeelden
Vermindering van organische chemie
Het voorbeeld van CF 4 en CH 4 weerspiegelt wat er gebeurt in organische reacties, waarbij de reductie van de gedeeltelijke lading van een atoom wordt beschouwd als een elektronische versterking. Dit is veel van toepassing bij het overwegen van de reductie van zuurstofrijke functionele groepen.
Beschouw bijvoorbeeld de groepen ROH, RCHO en COOH. De eerste komt overeen met alcoholen, waarbij koolstof zich bindt met zuurstof (C-OH); de tweede is de aldehydegroep, waarbij koolstof een dubbele binding vormt met zuurstof en ook is gebonden aan waterstof (C = OH); en de derde is de carboxylgroep.
In de carboxylgroep vormt koolstof een dubbele binding met een O, en een enkele binding met een andere O (HO-C = O).
Daarom treedt een reductie op als een carbonzuur wordt omgezet in een alcohol:
RCOOH => ROH
Metaalafzuiging
Chemische reductie is uitermate belangrijk bij het winnen van metalen uit hun mineralen. Enkele reacties zijn:
HgS + O 2 => Hg + SO 2
Kwiksulfide wordt gereduceerd tot metallisch kwik.
Cu 2 S + O 2 => 2 Cu + SO 2
Kopersulfide wordt gereduceerd tot metallisch koper.
2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2
ZnO + C => Zn + CO (let op de overdracht van O)
Zinksulfide wordt eerst gereduceerd tot zijn monoxide en vervolgens tot zijn metallische vorm.
Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2
IJzeroxide wordt gereduceerd tot metallisch ijzer.
WO 3 + 3H 2 => W + 3H 2 O
En wolfraamtrioxide wordt gereduceerd tot metallisch wolfraam.
Als oefening kan het oxidatiegetal van het metaal worden bepaald voordat het wordt verminderd.
Referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Chemie LibreTexts. (9 december 2018). Oxidatie-reductie reacties. Hersteld van: chem.libretexts.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (04 juli 2018). De definitie van reductie in de chemie. Hersteld van: thoughtco.com
- Hultzman R. (2019). Reductie in de chemie: definitie en overzicht. Studie. Hersteld van: study.com
- Clark J. (2013). Definities van oxidatie en reductie (redox). Hersteld van: chemguide.co.uk
- Tutor View. (sf). Reductiereactie. Hersteld van: chemistry.tutorvista.com