- Qual è la riduzione?
- Numero di ossigeno
- Atomo elettronegativo
- Esempi
- Riduzione della chimica organica
- Estrazione del metallo
- Riferimenti
La riduzione è tutta quella reazione chimica in cui gli atomi di uno dei reagenti finiscono per guadagnare elettroni; Cosa può essere visto anche in questo modo: il tuo posto vacante o il "disagio" elettronico è ridotto. Un atomo guadagna elettroni quando una specie li dona; cioè si arrugginisce.
Questo tipo di reazione non può avvenire da sole: se una specie accetta gli elettroni, un'altra deve necessariamente rinunciarvi. Altrimenti, la materia verrebbe creata dal nulla, riducendo gli atomi dopo aver guadagnato elettroni dal vuoto. Pertanto, è una mezza reazione redox (riduzione / ossidazione).
Riduzione dell'albero d'argento. Fonte: Gabriel Bolívar.
Un esempio illustrativo della riduzione che può essere mostrata nelle aule è la reazione tra una superficie metallica di rame e una soluzione acquosa di nitrato d'argento, AgNO 3 .
In soluzione, l'argento si trova come cationi Ag + caricati positivamente. Questi, interagendo con la superficie del rame, a forma di albero di Natale, strappano gli elettroni dagli atomi di rame. Quando ciò si verifica, il rame sostituisce l'argento nel sale nitrato; e come risultato, si forma nitrato di rame, Cu (NO 3 ) 2 .
Cationi Cu 2+ insieme a NO 3 - rendono la soluzione bluastra; e argento, imbianca l'albero di Natale come se fosse coperto di neve.
Qual è la riduzione?
In riduzione è già stato detto che una specie guadagna elettroni. Come si può verificare questo in un'equazione chimica? Ad esempio, nell'equazione per la reazione tra Cu e AgNO 3 , come fai a sapere quando si verifica la riduzione? Per verificarlo, è necessario determinare il numero o lo stato di ossidazione.
Gli elementi nei loro stati naturali, hanno per definizione uno stato di ossidazione pari a zero, poiché si presume che non abbiano né perso né guadagnato elettroni. Pertanto, i metalli solidi hanno uno stato di ossidazione zero. Quindi, l'argento va da +1 (Ag + ) a 0 (Ag). La carica di uno ione metallico è uguale al suo stato di ossidazione.
D'altra parte, gli elettroni provenivano dal rame: passando da 0 (Cu) a +2 (Cu 2+ ). L'anione nitrato, NO 3 - rimane invariato mentre entrambi i metalli si scambiano elettroni; pertanto, l'equazione può essere scritta come:
2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+
Notare che sia le cariche che gli atomi sono bilanciati.
Ecco in cosa consiste la riduzione chimica: nel guadagno di elettroni che rendono gli stati di ossidazione degli atomi meno positivi di quelli degli elettroni.
Numero di ossigeno
Gli ossigeni sono atomi molto elettronegativi e ossidanti, quindi quando un atomo forma composti con loro (come gli ossidi), hanno stati di ossidazione positivi. Maggiore è il numero di ossigeni che interagiscono con l'atomo, più positivo è il suo stato di ossidazione; o quello che è lo stesso, è più arrugginito.
Pertanto, quando un composto ha meno atomi di ossigeno, si dice che sia meno ossidato; cioè, l'atomo perde meno elettroni.
Un classico esempio può essere visto nel monossido di carbonio e nell'anidride carbonica. Per la CO, il carbonio ha uno stato di ossidazione di +2; mentre per la CO 2 il suo stato di ossidazione è +4.
Quindi, se in una reazione la CO 2 viene trasformata in CO, si dice che si verifica una riduzione; da allora, il carbonio ora interagisce con un ossigeno e non con due. Per la reazione opposta, la trasformazione della CO in CO 2 , si parla di un'ossidazione del carbonio.
Questo vale per tutti gli atomi, specialmente i metalli nei loro ossidi metallici; ad esempio, CrO 2 (Cr 4+ ) e CrO 3 (Cr 6+ ).
Nelle equazioni chimiche in cui una specie perde ossigeno mentre l'altra specie lo guadagna, si dice che si verifichi un trasferimento di ossigeno.
Atomo elettronegativo
È sempre possibile determinare se c'è stata una riduzione modificando lo stato di ossidazione su un valore meno positivo. Come appena spiegato, un modo rapido per capire senza nemmeno fare i conti è osservare se c'è una diminuzione degli atomi di ossigeno in un composto.
Lo stesso può accadere con qualsiasi altro atomo che sia più elettronegativo dell'atomo che guadagna o perde elettroni.
Ad esempio, se CF 4 reagisce in modo tale da diventare CH 4 , si dice che si sia verificata una riduzione; poiché il fluoro è molto più elettronegativo dell'atomo di idrogeno. Di conseguenza, il carbonio è meno ossidato in CH 4 che in CF 4 , il che equivale a dire che è stato ridotto.
Esempi
Riduzione della chimica organica
L'esempio di CF 4 e CH 4 riflette ciò che accade nelle reazioni organiche, dove la riduzione della carica parziale di un atomo è considerata un guadagno elettronico. Questo vale molto quando si considera la riduzione dei gruppi funzionali ossigenati.
Ad esempio, considera i gruppi ROH, RCHO e COOH. Il primo corrisponde agli alcoli, dove il carbonio si lega all'ossigeno (C-OH); il secondo è il gruppo aldeidico, dove il carbonio forma un doppio legame con l'ossigeno ed è anche legato all'idrogeno (C = OH); e il terzo è il gruppo carbossilico.
Nel gruppo carbossilico, il carbonio forma un doppio legame con un O e un legame singolo con un altro O (HO-C = O).
Pertanto, si verifica una riduzione se un acido carbossilico viene trasformato in un alcol:
RCOOH => ROH
Estrazione del metallo
La riduzione chimica è estremamente importante nei processi di estrazione dei metalli dai loro minerali. Alcune delle reazioni sono:
HgS + O 2 => Hg + SO 2
Il solfuro di mercurio è ridotto a mercurio metallico.
Cu 2 S + O 2 => 2 Cu + SO 2
Il solfuro di rame è ridotto a rame metallico.
2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2
ZnO + C => Zn + CO (notare il trasferimento di O)
Il solfuro di zinco viene prima ridotto al suo monossido e poi alla sua forma metallica.
Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2
L'ossido ferrico è ridotto a ferro metallico.
WO 3 + 3H 2 => W + 3H 2 O
E il triossido di tungsteno è ridotto a tungsteno metallico.
Come esercizio, il numero di ossidazione del metallo può essere determinato prima che venga ridotto.
Riferimenti
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
- Chemistry LibreTexts. (9 dicembre 2018). Reazioni di ossidoriduzione. Recupero da: chem.libretexts.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (4 luglio 2018). La definizione di riduzione in chimica. Estratto da: thoughtco.com
- Hultzman R. (2019). Riduzione in chimica: definizione e panoramica. Studia. Estratto da: study.com
- Clark J. (2013). Definizioni di ossidazione e riduzione (redox). Estratto da: chemguide.co.uk
- Vista tutor. (Sf). Reazione di riduzione. Estratto da: chemistry.tutorvista.com