REDUKTIONSMITTEL: WAS IST DAS, DIE STÄRKSTEN BEISPIELE? - CHEMIE - 2025

Ein Reduktionsmittel ist eine Substanz, die die Funktion hat, ein Oxidationsmittel in einer Oxidreduktionsreaktion zu reduzieren. Reduktionsmittel sind von Natur aus Elektronendonoren, typischerweise Substanzen, die ihre niedrigsten Oxidationsniveaus aufweisen und eine hohe Menge an Elektronen aufweisen.

Es gibt eine chemische Reaktion, bei der die Oxidationsstufen der Atome variieren. Diese Reaktionen beinhalten einen Reduktionsprozess und einen komplementären Oxidationsprozess. Bei diesen Reaktionen werden ein oder mehrere Elektronen von einem Molekül, Atom oder Ion auf ein anderes Molekül, Atom oder Ion übertragen. Dies beinhaltet die Erzeugung einer Oxidreduktionsreaktion.

Während des Oxidreduktionsprozesses wird das Element oder die Verbindung, die ihr Elektron (oder ihre Elektronen) verliert (oder abgibt), im Gegensatz zu dem Oxidationsmittel, das der Elektronenrezeptor ist, als Reduktionsmittel bezeichnet. Die Reduktionsmittel sollen dann das Oxidationsmittel reduzieren, und das Oxidationsmittel oxidiert das Reduktionsmittel.

Die besten oder stärksten Reduktionsmittel sind diejenigen mit dem höchsten Atomradius; Das heißt, sie haben einen größeren Abstand von ihrem Kern zu den Elektronen, die ihn umgeben.

Die Reduktionsmittel sind üblicherweise Metalle oder negative Ionen. Übliche Reduktionsmittel umfassen Ascorbinsäure, Schwefel, Wasserstoff, Eisen, Lithium, Magnesium, Mangan, Kalium, Natrium, Vitamin C, Zink und sogar Karottenextrakt.

Was sind Reduktionsmittel?

Wie bereits erwähnt, sind Reduktionsmittel für die Reduktion eines Oxidationsmittels verantwortlich, wenn eine Oxidreduktionsreaktion auftritt.

Eine einfache und typische Reaktion der Oxidreduktionsreaktion ist die der aeroben Zellatmung:

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

In diesem Fall, in dem Glucose (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) mit Sauerstoff (O ₂ ) reagiert , verhält sich Glucose als Reduktionsmittel, um Sauerstoff mit Elektronen zu versorgen - das heißt, es wird oxidiert - und Sauerstoff wird ein Oxidationsmittel.

In der organischen Chemie sind die besten Reduktionsmittel diejenigen Reagenzien, die der Reaktion Wasserstoff (H ₂ ) liefern . In diesem Bereich der Chemie bezieht sich die Reduktionsreaktion auf die Addition von Wasserstoff an ein Molekül, obwohl auch die obige Definition (Oxidreduktionsreaktionen) gilt.

Faktoren, die die Stärke eines Reduktionsmittels bestimmen

Damit eine Substanz als "stark" angesehen werden kann, wird erwartet, dass es sich um Moleküle, Atome oder Ionen handelt, die ihre Elektronen mehr oder weniger leicht abgeben.

Hierzu gibt es eine Reihe von Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, um die Kraft zu erkennen, die ein Reduktionsmittel haben kann: Elektronegativität, Atomradius, Ionisierungsenergie und Reduktionspotential.

Elektronegativität

Elektronegativität ist die Eigenschaft, die die Tendenz eines Atoms beschreibt, ein Paar gebundener Elektronen an sich zu ziehen. Je höher die Elektronegativität ist, desto größer ist die Anziehungskraft, die das Atom auf die ihn umgebenden Elektronen ausübt.

Im Periodensystem nimmt die Elektronegativität von links nach rechts zu, so dass die Alkalimetalle die am wenigsten elektronegativen Elemente sind.

Atomradio

Es ist die Eigenschaft, die die Anzahl der Atome misst. Es bezieht sich auf den typischen oder durchschnittlichen Abstand vom Zentrum eines Atomkerns zur Grenze der umgebenden Elektronenwolke.

Diese Eigenschaft ist nicht genau - und zusätzlich sind mehrere elektromagnetische Kräfte an ihrer Definition beteiligt -, aber es ist bekannt, dass dieser Wert im Periodensystem von links nach rechts abnimmt und von oben nach unten zunimmt. Aus diesem Grund wird angenommen, dass Alkalimetalle, insbesondere Cäsium, einen höheren Atomradius haben.

Ionisationsenergie

Diese Eigenschaft ist definiert als die Energie, die erforderlich ist, um das am wenigsten gebundene Elektron aus einem Atom (dem Valenzelektronen) zu entfernen, um ein Kation zu bilden.

Es wird gesagt, dass die Ionisierungsenergie des Atoms umso höher ist, je näher die Elektronen am Kern des Atoms sind, das sie umgeben.

Die Ionisierungsenergie steigt im Periodensystem von links nach rechts und von unten nach oben. Wiederum haben Metalle (insbesondere alkalische) eine geringere Ionisierungsenergie.

Reduktionspotential

Es ist das Maß für die Tendenz einer chemischen Spezies, Elektronen zu erhalten und daher reduziert zu werden. Jede Spezies hat ein intrinsisches Reduktionspotential: Je höher das Potential, desto größer ist ihre Affinität zu Elektronen und auch ihre Fähigkeit, reduziert zu werden.

Reduktionsmittel sind diejenigen Substanzen mit dem niedrigsten Reduktionspotential aufgrund ihrer geringen Affinität zu Elektronen.

Stärkere Reduktionsmittel

Mit den oben beschriebenen Faktoren kann geschlossen werden, dass, um ein "starkes" Reduktionsmittel zu finden, ein Atom oder Molekül mit geringer Elektronegativität, hohem Atomradius und niedriger Ionisierungsenergie erwünscht ist.

Wie bereits erwähnt, weisen Alkalimetalle diese Eigenschaften auf und gelten als die stärksten Reduktionsmittel.

Andererseits wird Lithium (Li) als das stärkste Reduktionsmittel angesehen, weil es das geringste Reduktionspotential aufweist, während das LiAlH ₄ -Molekül als das stärkste Reduktionsmittel von allen angesehen wird, weil es dieses und die anderen gewünschten Eigenschaften enthält.

Beispiele für Reaktionen mit Reduktionsmitteln

Es gibt viele Fälle von Rostreduzierung im Alltag. Einige der repräsentativsten sind nachstehend aufgeführt:

Beispiel 1

Die Verbrennungsreaktion von Octan (dem Hauptbestandteil von Benzin):

2C ₈ H ₁₈ (1) + 25 O ₂ → 16 CO ₂ (g) + ₁₈ H ₂ O (g)

Es ist zu sehen, wie Octan (Reduktionsmittel) Elektronen an Sauerstoff (Oxidationsmittel) abgibt und in großen Mengen Kohlendioxid und Wasser bildet.

Beispiel 2

Die Hydrolyse von Glucose ist ein weiteres nützliches Beispiel für eine häufige Reduktion:

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

Bei dieser Reaktion nehmen die Moleküle von NAD (ein Elektronenrezeptor und ein Oxidationsmittel in dieser Reaktion) Elektronen aus Glucose (Reduktionsmittel) auf.

Beispiel 3

Zuletzt bei der Eisenoxidreaktion

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

Das Reduktionsmittel ist Aluminium, während das Oxidationsmittel Eisen ist.

Verweise

1. Wikipedia. (sf). Wikipedia. Abgerufen von en.wikipedia.org
2. BBC. (sf). BBC.co.uk. Abgerufen von bbc.co.uk.
3. Pearson, D. (nd). Chemie LibreTexts. Abgerufen von chem.libretexts.org
4. Research, B. (sf). Bodner Research Web. Abgerufen von chemed.chem.purdue.edu
5. Peter Atkins, LJ (2012). Chemische Prinzipien: Die Suche nach Einsicht.