PELKISTIN: MITÄ SE ON, VAHVIN, ESIMERKKEJÄ - KEMIA - 2026

Pelkistävä aine on aine, joka on toiminnon, jolla vähennetään hapettavan aineen kanssa oksidi-pelkistysreaktion. Pelkistimet ovat luonteeltaan elektronidonoreita, tyypillisesti aineita, joiden hapettumisaste on alhaisimmillaan ja joissa on suuri määrä elektronia.

On olemassa kemiallinen reaktio, jossa atomien hapetustilat vaihtelevat. Nämä reaktiot sisältävät pelkistysprosessin ja komplementaarisen hapetusprosessin. Näissä reaktioissa yksi tai useampi elektroni yhdestä molekyylistä, atomista tai ionista siirtyy toiseen molekyyliin, atomiin tai iooniin. Tähän sisältyy oksidireduktioreaktion tuottaminen.

Oksidireduktioprosessin aikana sitä elementtiä tai yhdistettä, joka menettää (tai lahjoittaa) elektroninsa (tai elektronit), kutsutaan pelkistimeksi, toisin kuin hapetin, joka on elektronireseptori. Pelkistysaineiden sanotaan sitten vähentävän hapettavaa ainetta, ja hapettavan aine hapettaa pelkistimen.

Parhaat tai voimakkaimmat pelkistäjät ovat ne, joilla on suurin atomisäde; ts. heillä on etäisyys ytimestään sitä ympäröiviin elektroneihin.

Pelkistimet ovat yleensä metalleja tai negatiivisia ioneja. Tavallisia pelkistimiä ovat askorbiinihappo, rikki, vety, rauta, litium, magnesium, mangaani, kalium, natrium, C-vitamiini, sinkki ja jopa porkkanauute.

Mitä ovat pelkistäjät?

Kuten jo mainittiin, pelkistävät aineet ovat vastuussa hapettavan aineen pelkistämisestä, kun tapahtuu oksidin pelkistysreaktio.

Oksidireduktioreaktion yksinkertainen ja tyypillinen reaktio on solujen aerobinen hengitys:

C ₆ H ₁₂ O ₆ (t) + 6O ₂ (g) → 6CO ₂ (g) + 6H ₂ O (l)

Tässä tapauksessa, kun glukoosi (C ₆ H ₁₂ O ₆) reagoi hapen (O ₂) kanssa, glukoosi käyttäytyy pelkistysaineena antamaan elektroneja happea varten - ts. Se hapetetaan - ja happi on tulee hapettavaksi aineeksi.

Orgaanisen kemian, parhaat pelkistäviä aineita ovat ne reagenssit, jotka tarjoavat vety (H ₂), jolloin reaktion. Tällä kemian alalla pelkistysreaktio viittaa vedyn lisäämiseen molekyyliin, vaikka myös edellä annettu määritelmä (oksidireduktioreaktiot) pätee.

Pelkistävän aineen lujuutta määrittävät tekijät

Jotta ainetta voidaan pitää "vahvana", sen odotetaan olevan molekyylejä, atomeja tai ioneja, jotka enemmän tai vähemmän helposti levittävät elektronejaan.

Tätä varten on joukko tekijöitä, jotka on otettava huomioon, jotta voitaisiin tunnistaa pelkistimellä mahdollisesti esiintyvä voima: elektronegatiivisuus, atomisäde, ionisaatioenergia ja pelkistyspotentiaali.

elektronegatiivisuus

Elektronegatiivisuus on ominaisuus, joka kuvaa atomin taipumusta houkutella sitoutuneiden elektronien paria itseään kohti. Mitä korkeampi elektronegatiivisuus, sitä suurempi houkutteleva voima atomilla on elektroneihin, jotka sitä ympäröivät.

Jaksollisessa taulukossa elektronegatiivisuus kasvaa vasemmalta oikealle, joten alkalimetallit ovat vähiten elektronegatiivisia elementtejä.

Atomiradio

Se on ominaisuus, joka mittaa atomien määrän. Se viittaa tyypilliseen tai keskimääräiseen etäisyyteen atomin ytimen keskustasta ympäröivän elektronipilven rajaan.

Tämä ominaisuus ei ole tarkka - ja lisäksi sen määrittelyyn liittyy useita sähkömagneettisia voimia - mutta tiedetään, että tämä arvo laskee jaksotaulukossa vasemmalta oikealle ja kasvaa ylhäältä alas. Siksi alkalimetallien, erityisesti cesiumin, katsotaan olevan suurempi atomisäteellä.

Ionisointienergia

Tämä ominaisuus määritellään energiana, joka vaaditaan vähiten sitoutuneen elektronin poistamiseksi atomista (valenssielektroni) kationin muodostamiseksi.

Sanotaan, että mitä lähempänä elektronit ovat ympäröimän atomin ytimessä, sitä suurempi atomin ionisaatioenergia on.

Ionisointienergia kasvaa jaksotaulukossa vasemmalta oikealle ja alhaalta ylös. Jälleen metalleilla (erityisesti alkalisilla) on alhaisempi ionisaatioenergia.

Vähennyspotentiaali

Se on kemiallisten lajien taipumuksen saada elektronia ja siten vähentyä. Jokaisella lajilla on luontainen pelkistyspotentiaali: mitä suurempi potentiaali, sitä suurempi sen affiniteetti elektroneihin ja myös sen kyky vähentyä.

Pelkistimet ovat aineita, joilla on pienin pelkistyspotentiaali johtuen niiden matalasta affiniteetista elektronien kanssa.

Vahvemmat pelkistimet

Edellä kuvattujen tekijöiden perusteella voidaan päätellä, että "vahvan" pelkistävän aineen löytämiseksi halutaan atomi tai molekyyli, jolla on matala sähköonegatiivisuus, korkea atomisäde ja alhainen ionisaatioenergia.

Kuten jo mainittiin, alkalimetallilla on nämä ominaisuudet ja niitä pidetään voimakkaimmin pelkistävinä aineina.

Toisaalta, litium (Li) pidetään vahvin pelkistävä aine, koska se on pienin pelkistyspotentiaali, kun taas LiAlH ₄ molekyyli pidetään vahvin pelkistysainetta kaikki, koska se sisältää tämän ja muut halutut ominaisuudet.

Esimerkkejä reaktioista pelkistävien aineiden kanssa

Armeessa on paljon ruosteen vähentämistä. Jotkut edustavimmista on kuvattu alla:

Esimerkki 1

Oktaanin (bensiinin pääkomponentti) palamisreaktio:

2C ₈ H ₁₈ (l) + 25O ₂ → 16CO ₂ (g) + 18H ₂ O (g)

Voidaan nähdä, kuinka oktaani (pelkistävä aine) luovuttaa elektroneja happeaksi (hapettava aine), muodostaen hiilidioksidia ja vettä suurina määrinä.

Esimerkki 2

Glukoosin hydrolyysi on toinen hyödyllinen esimerkki yleisestä pelkistyksestä:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 2ADP + 2P + 2NAD ⁺ → 2CH ₃ COCO ₂ H + 2ATP + 2NADH

Tässä reaktiossa NAD: n molekyylit (elektronireseptori ja hapetin tässä reaktiossa) ottavat elektroneja glukoosista (pelkistävä aine).

Esimerkki 3

Viimeiseksi, rautaoksidireaktiossa

Fe ₂ O ₃ (s) + 2Al (s) → Al ₂ O ₃ (s) + 2Fe (l)

Pelkistin on alumiini, kun taas hapetin on rauta.

Viitteet

1. Wikipedia. (SF). Wikipedia. Haettu osoitteesta en.wikipedia.org
2. BBC. (SF). Bbc.co.uk. Haettu osoitteesta bbc.co.uk
3. Pearson, D. (toinen). Kemia LibreTexts. Haettu osoitteesta chem.libretexts.org
4. Research, B. (sf). Bodner-tutkimusverkko. Haettu osoitteesta chemed.chem.purdue.edu
5. Peter Atkins, LJ (2012). Kemialliset periaatteet: Tavoite etsintä.