РЕДУКЦИЯ (ХИМИЯ): ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2026

Снижение это все , что химическая реакция , где атомы одного из реагентов в конечном итоге получения электронов; Что тоже можно увидеть так: уменьшается ваша вакансия или электронный «дискомфорт». Атом получает электроны, когда их жертвует вид; то есть ржавеет.

Этот тип реакции не может произойти сам по себе: если один вид принимает электроны, другой обязательно должен от них отказаться. В противном случае материя создавалась бы из ничего, уменьшая атомы после получения электронов из вакуума. Следовательно, это полуреакция окислительно-восстановительного процесса (восстановления / окисления).

Редукция серебряного дерева. Источник: Габриэль Боливар.

Наглядным примером восстановления, которое может быть продемонстрировано в классных комнатах, является реакция между металлической поверхностью меди и водным раствором нитрата серебра AgNO ₃ .

В растворе серебро находится в виде положительно заряженных катионов Ag ⁺ . Они, взаимодействуя с поверхностью меди, имеющей форму рождественской елки, отбирают электроны у атомов меди. Когда это происходит, медь заменяет серебро в нитратной соли; и в результате образуется нитрат меди Cu (NO ₃ ) ₂ .

Катионы Cu ²⁺ вместе с NO ₃ ^- делают раствор голубоватым; и серебром, белит елку, как будто засыпанная снегом.

Что такое сокращение?

В сокращении уже было сказано, что вид приобретает электроны. Как это можно проверить с помощью химического уравнения? Например, в уравнении реакции между Cu и AgNO ₃ , как узнать, когда происходит восстановление? Чтобы убедиться в этом, необходимо определить степень или степень окисления.

Элементы в их естественных состояниях по определению имеют степень окисления, равную нулю, поскольку предполагается, что они не потеряли и не приобрели электроны. Таким образом, твердые металлы имеют нулевую степень окисления. Таким образом, серебро переходит от +1 (Ag ⁺ ) до 0 (Ag). Заряд иона металла равен его степени окисления.

С другой стороны, электроны пришли из меди: от 0 (Cu) до +2 (Cu ²⁺ ). Нитрат-анион NO ₃ ^- остается неизменным, в то время как оба металла обмениваются электронами; следовательно, уравнение можно записать как:

2Ag ⁺ + Cu => 2Ag + Cu ²⁺

Обратите внимание, что и заряды, и атомы сбалансированы.

В этом состоит химическое восстановление: в увеличении количества электронов, которые делают степень окисления атомов менее положительной, чем степень окисления электронов.

Кислородное число

Кислороды - это очень электроотрицательные и окисляющие атомы, поэтому, когда атом образует с ними соединения (например, оксиды), они имеют положительное состояние окисления. Чем больше количество атомов кислорода, взаимодействующих с атомом, тем более положительно его степень окисления; или что то же, более ржавое.

Следовательно, когда соединение имеет меньше атомов кислорода, оно считается менее окисленным; то есть атом теряет меньше электронов.

Классический пример - угарный газ и углекислый газ. Для CO углерод имеет степень окисления +2; в то время как для CO ₂ его степень окисления +4.

Итак, если в реакции СО ₂ превращается в СО, говорят, что происходит восстановление; поскольку углерод теперь взаимодействует с одним кислородом, а не с двумя. Для противоположной реакции, когда СО превращается в СО ₂ , мы говорим об окислении углерода.

Это относится ко всем атомам, особенно к металлам в их оксидах металлов; например, CrO ₂ (Cr ⁴⁺ ) и CrO ₃ (Cr ⁶⁺ ).

В химических уравнениях, где один вид теряет кислород, а другой его получает, считается, что происходит перенос кислорода.

Электроотрицательный атом

Вы всегда можете определить, произошло ли восстановление, изменив степень окисления на менее положительное значение. Как только что объяснялось, быстрый способ определить, даже не выполняя математических расчетов, - это наблюдать, происходит ли уменьшение количества атомов кислорода в соединении.

То же самое может произойти с любым другим атомом, который является более электроотрицательным, чем атом, который получает или теряет электроны.

Например, если CF ₄ реагирует таким образом, что становится CH ₄ , то говорят, что произошло уменьшение; поскольку фтор гораздо более электроотрицателен, чем атом водорода. В результате углерод менее окисляется в CH _4, чем в CF ₄ , что означает то же самое, что сказать, что он был восстановлен.

Примеры

Снижение в органической химии

Пример CF ₄ и CH ₄ отражает то, что происходит в органических реакциях, где уменьшение частичного заряда атома рассматривается как электронный выигрыш. Это в значительной степени применимо при рассмотрении восстановления кислородсодержащих функциональных групп.

Например, рассмотрим группы ROH, RCHO и COOH. Первый соответствует спиртам, в которых углерод связывается с кислородом (C-OH); вторая - альдегидная группа, где углерод образует двойную связь с кислородом, а также связан с водородом (C = OH); и третья - карбоксильная группа.

В карбоксильной группе углерод образует двойную связь с одним О и одинарную связь с другим О (HO-C = O).

Следовательно, восстановление происходит, если карбоновая кислота превращается в спирт:

RCOOH => ROH

Добыча металла

Химическое восстановление чрезвычайно важно в процессах извлечения металлов из их минералов. Вот некоторые из реакций:

HgS + O ₂ => Hg + SO ₂

Сульфид ртути восстанавливается до металлической ртути.

Cu ₂ S + O ₂ => ₂ Cu + SO ₂

Сульфид меди восстанавливается до металлической меди.

2ZnS + 3O ₂ => 2ZnO + 2SO ₂

ZnO + C => Zn + CO (обратите внимание на перенос O)

Сульфид цинка сначала восстанавливается до монооксида, а затем до металлической формы.

Fe ₂ O ₃ + 3CO => 2Fe + 3CO ₂

Оксид железа восстанавливается до металлического железа.

WO ₃ + 3H ₂ => W + 3H ₂ O

А триоксид вольфрама восстанавливается до металлического вольфрама.

В качестве упражнения можно определить степень окисления металла до его восстановления.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Химия LibreTexts. (9 декабря 2018 г.). Окислительно-восстановительные реакции. Получено с: chem.libretexts.org
3. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (04 июля 2018 г.). Определение восстановления в химии. Получено с: thinkco.com
4. Хульцман Р. (2019). Сокращение в химии: определение и обзор. Учиться. Получено с: study.com
5. Кларк Дж. (2013). Определения окисления и восстановления (редокс). Получено с: chemguide.co.uk
6. Просмотр наставника. (SF). Редукционная реакция. Получено с: chemistry.tutorvista.com