- Kakšno je znižanje?
- Kisikova številka
- Elektronegativni atom
- Primeri
- Zmanjšanje organske kemije
- Pridobivanje kovin
- Reference
Zmanjšanje je vse, kar kemijske reakcije, kjer so atomi enega izmed reaktantov konča pridobivanje elektrone; Kaj je mogoče videti tudi tako: vaše proste delovno mesto ali elektronsko „nelagodje“ se zmanjša. Atom pridobi elektrone, ko jih vrsta podari; se pravi, da rja.
Te vrste reakcije se ne morejo zgoditi same od sebe: če ena vrsta sprejme elektrone, se mora druga nujno odpovedati. V nasprotnem primeru bi se materija ustvarila iz nič, kar bi zmanjšalo atome po pridobivanju elektronov iz vakuuma. Torej gre za redoks (redukcijo / oksidacijo) polovično reakcijo.
Zmanjšanje srebrnine. Vir: Gabriel Bolívar.
Nazorni primer zmanjšanja, ki ga lahko pokažemo v učilnicah, je reakcija med kovinsko površino bakra in vodno raztopino srebrovega nitrata, AgNO 3 .
V raztopini srebro najdemo kot pozitivno nabiti Ag + kationi . Te z interakcijo s površino bakra, oblikovane kot božično drevo, odvzamejo elektrone iz bakrenih atomov. Ko se to zgodi, baker nadomesti srebro v nitratni soli; posledično nastane bakreni nitrat Cu (NO 3 ) 2 .
Cu 2+ kationi skupaj z NO 3 - raztopino pretvorijo v modrikasto; in srebro beli božično drevo, kot da je pokrito s snegom.
Kakšno je znižanje?
V redukciji je že bilo rečeno, da vrsta pridobiva elektrone. Kako to lahko preverimo v kemijski enačbi? Na primer, v enačbi za reakcijo med Cu in AgNO 3 , kako veste, kdaj pride do redukcije? Da bi to preverili, je treba določiti oksidacijsko številko ali stanje.
Elementi v njihovih naravnih stanjih imajo po definiciji oksidacijsko stanje enako nič, saj se domneva, da niso izgubili niti pridobili elektronov. Tako imajo trdne kovine stanje oksidacije nič. Tako srebro prehaja od +1 (Ag + ) do 0 (Ag). Naboj kovinskega iona je enak stanju oksidacije.
Po drugi strani so elektroni prihajali iz bakra: od 0 (Cu) do +2 (Cu 2+ ). Nitratni anion NO 3 - ostane nespremenjen, medtem ko oba kovina izmenjujeta elektrone; zato lahko enačbo zapišemo kot:
2Ag + + Cu => 2Ag + Cu 2+
Opazite, da sta naboj in atomi uravnoteženi.
To je tisto, kar je sestavljeno iz kemične redukcije: pri pridobivanju elektronov, zaradi katerih so oksidacijska stanja atomov manj pozitivna kot pri elektronih.
Kisikova številka
Kisgeni so zelo elektronegativni in oksidativni atomi, zato kadar atom z njimi tvori spojine (kot oksidi), imajo pozitivna oksidacijska stanja. Večje kot je število kisika, ki medsebojno delujejo z atomom, bolj je pozitivno njegovo oksidacijsko stanje; ali kar je enako, je bolj zarjavelo.
Kadar ima spojina manj kisikovih atomov, naj bi bila manj oksidirana; to pomeni, da atom izgubi manj elektronov.
Klasičen primer vidimo v ogljikovem monoksidu in ogljikovem dioksidu. Za CO ima ogljik oksidacijsko stanje +2; medtem ko je za CO 2 njegovo oksidacijsko stanje +4.
Torej, če se v reakciji CO 2 pretvori v CO, naj bi prišlo do zmanjšanja; saj ogljik zdaj deluje z enim kisikom in ne z dvema. Za nasprotno reakcijo CO, ki se pretvori v CO 2 , govorimo o oksidaciji ogljika.
To velja za vse atome, zlasti za kovine v njihovih kovinskih oksidih; na primer, SLO 2 (Cr 4+ ) in cro 3 (Cr 6+ ).
V kemijskih enačbah, kjer ena vrsta izgubi kisik, medtem ko ga druga vrsta pridobi, pride do prenosa kisika.
Elektronegativni atom
Vedno lahko ugotovite, ali je prišlo do zmanjšanja s spreminjanjem stanja oksidacije na manj pozitivno vrednost. Kot je bilo razloženo, je hiter način, da to sploh povemo, ne da bi se tega sploh lotili z opazovanjem, če opazimo, ali je v spojini zmanjšanje atomov kisika.
Enako se lahko zgodi s katerim koli drugim atomom, ki je bolj elektronegativen od atoma, ki pridobi ali izgubi elektrone.
Na primer, če CF 4 reagira tako, da postane CH 4 , nato pa znižanje naj bi prišlo; saj je fluor veliko bolj elektronegativen kot atom vodika. Posledično je ogljik manj oksidiran v CH 4 kot v CF 4 , kar je enako, kot če bi ga zmanjšali.
Primeri
Zmanjšanje organske kemije
Primer CF 4 in CH 4 odraža dogajanje v organskih reakcijah, kjer zmanjšanje delnega naboja atoma velja za elektronski dobiček. To velja veliko pri razmišljanju o zmanjšanju funkcionalnih skupin s kisikom.
Na primer, razmislite o skupinah ROH, RCHO in COOH. Prvi ustreza alkoholom, kjer se ogljik veže s kisikom (C-OH); druga je aldehidna skupina, kjer ogljik tvori dvojno vez s kisikom in je prav tako vezan na vodik (C = OH); tretja pa je karboksilna skupina.
V karboksilni skupini ogljik tvori dvojno vez z enim O in enosmerno vez z drugim O (HO-C = O).
Zato pride do zmanjšanja, če se karboksilna kislina spremeni v alkohol:
RCOOH => ROH
Pridobivanje kovin
Kemična redukcija je izredno pomembna pri postopkih pridobivanja kovin iz njihovih mineralov. Nekaj reakcij je:
HgS + O 2 => Hg + SO 2
Živo srebro se reducira v kovinsko živo srebro.
Cu 2 S + O 2 => 2 Cu + SO 2
Bakrov sulfid se reducira v kovinski baker.
2ZnS + 3O 2 => 2ZnO + 2SO 2
ZnO + C => Zn + CO (upoštevajte prenos O)
Cink sulfid se najprej reducira v monoksid, nato pa v kovinsko obliko.
Fe 2 O 3 + 3CO => 2Fe + 3CO 2
Železov oksid se reducira do kovinskega železa.
WO 3 + 3H 2 => W + 3H 2 O
Volframski trioksid se zmanjša na kovinski volfram.
Kot vajo lahko določimo oksidacijsko številko kovine, preden se zmanjša.
Reference
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
- Kemija LibreTexts. (9. december 2018). Reakcije oksidacije-redukcije. Pridobljeno: chem.libretexts.org
- Helmenstine, Anne Marie, dr. (04. julij 2018). Opredelitev redukcije v kemiji. Pridobljeno: misel.com
- Hultzman R. (2019). Zmanjšanje kemije: definicija in pregled. Študij. Pridobljeno: study.com
- Clark J. (2013). Opredelitve oksidacije in redukcije (redoks). Pridobljeno: chemguide.co.uk
- Tutor Pogled. (sf). Reakcija redukcije. Pridobljeno: chemistry.tutorvista.com