- En què consisteixen els agents reductors?
- Factors que determinen la força d'un agent reductor
- electronegativitat
- ràdio atòmic
- Energia d'ionització
- Potencial de reducció
- Agents reductors més forts
- Exemples de reaccions amb agents reductors
- exemple 1
- exemple 2
- exemple 3
- referències
Un agent reductor és una substància que compleix la funció de reduir a un agent oxidant en una reacció d'òxid-reducció. Els agents reductors són donants d'electrons per naturalesa, típicament substàncies que es troben en els seus nivells més baixos d'oxidació i amb una quantitat alta d'electrons.
Hi ha una reacció química en la qual els estats d'oxidació dels àtoms varien. Aquestes reaccions involucren un procés de reducció i un altre d'oxidació complementari. En aquestes reaccions, un o més electrons d'una molècula, àtom o ió es transfereixen a una altra molècula, àtom o ió. Això implica la producció d'una reacció d'òxid-reducció.
Durant el procés d'òxid-reducció, aquell element o compost que perd (o dona) el seu electró (o electrons) es fa dir un agent reductor, contrastant amb aquell agent oxidant que és el receptor d'electrons. Es diu llavors que els agents reductors redueixen a l'agent oxidant, i que l'agent oxidant s'oxida a l'agent reductor.
Els millors o més forts agents reductors són aquells que posseeixen major radi atòmic; és a dir, que posseeixen una distància més gran des del seu nucli fins als electrons que envolten a aquest.
Els agents reductors solen ser metalls o ions negatius. Entre els agents reductors comuns es troben àcid ascòrbic, sofre, hidrogen, ferro, liti, magnesi, manganès, potassi, sodi, vitamina C, zinc i fins i tot l'extracte de pastanagues.
En què consisteixen els agents reductors?
Com ja es va dir, els agents reductors s'encarreguen de disminuir a un agent oxidant quan es produeix una reacció d'òxid-reducció.
Una reacció senzilla i típica de la reacció d'òxid-reducció és la de la respiració cel·lular aeròbica:
C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g) → 6CO 2 (g) + 6H 2 O (l)
En aquest cas, on la glucosa (C 6 H 12 O 6) està reaccionant amb l'oxigen (O 2), la glucosa està comportant-se com l'agent reductor per cedir electrons a l'oxigen és a dir, està sent oxidado- i l'oxigen es converteix en agent oxidant.
En la química orgànica es consideren els millors agents reductors aquells reactius que proporcionen hidrogen (H 2) a la reacció. En aquest camp de la química, la reacció de reducció es refereix a l'addició d'hidrogen a una molècula, encara que la definició anterior (reaccions d'òxid-reducció) també s'aplica.
Factors que determinen la força d'un agent reductor
Perquè una substància sigui considerada «fort» s'espera que siguin molècules, àtoms o ions que es desprenguin més o menys fàcilment dels seus electrons.
Per això, hi ha una sèrie de factors que s'han de prendre en compte per reconèixer la força que pugui tenir un agent reductor: l'electronegativitat, el radi atòmic, l'energia d'ionització i el potencial de reducció.
electronegativitat
La electronegativitat és la propietat que descriu la tendència d'un àtom d'atreure un parell d'electrons units cap a ell mateix. Com més alta l'electronegativitat, més gran serà la força d'atracció que exerceix l'àtom sobre els electrons que l'envolten.
A la taula periòdica l'electronegativitat s'incrementa des de l'esquerra fins a la dreta, de manera que els metalls alcalins són els elements menys electronegatius.
ràdio atòmic
És la propietat que mesura la quantitat dels àtoms. Es refereix a la distància típica o mitjana de el centre d'un nucli atòmic a la frontera del núvol electrònic que l'envolta.
Aquesta propietat no és precisa -i més, s'involucren diverses forces electromagnètiques en el seu definició- però se sap que aquest valor va disminuint d'esquerra a dreta a la taula periòdica, i augmentant de dalt a baix. És per això que els metalls alcalins, especialment el cesi, es consideren de major radi atòmic.
Energia d'ionització
Aquesta propietat es defineix com l'energia requerida per a remoure l'electró menys unit d'un àtom (l'electró de valència) per formar un catió.
Es diu que mentre més proper estiguin els electrons a el nucli de l'àtom que envolten, més gran serà l'energia d'ionització de l'àtom.
L'energia d'ionització augmenta d'esquerra de dreta i de baix a dalt en la taula periòdica. De nou, els metalls (especialment els alcalins) tenen menor energia d'ionització.
Potencial de reducció
És la mesura de la tendència d'una espècie química a obtenir electrons i, per tant, a ser reduïda. Cada espècie té un potencial de reducció intrínsec: mentre més gran sigui el potencial, més gran serà l'afinitat de la mateixa amb els electrons i també la seva capacitat de ser reduïda.
Els agents reductors són aquelles substàncies amb menor potencial de reducció, per la seva poca afinitat amb els electrons.
Agents reductors més forts
Amb els factors anteriorment descrits es pot concloure que per trobar un agent reductor «fort» es desitja un àtom o molècula amb baixa electronegativitat, alt radi atòmic i baixa energia d'ionització.
Com ja s'ha esmentat, els metalls alcalins presenten aquestes característiques i són considerats els més forts agents reductors.
D'altra banda, el liti (Li) és considerat l'agent reductor més fort per posseir el menor potencial de reducció, mentre que la molècula LiAlH 4 es considera com el més fort agent reductor de tots, per contenir aquesta i les altres característiques desitjades.
Exemples de reaccions amb agents reductors
Hi ha molts casos d'òxid-reducció en la vida quotidiana. A continuació es detallaran alguns dels més representatius:
exemple 1
La reacció de combustió de l'octà (el component principal de la gasolina):
2C 8 H 18 (l) + 25o 2 → 16CO 2 (g) + 18H 2 O (g)
Es pot observar com l'octà (agent reductor) dóna electrons a l'oxigen (agent oxidant), formant diòxid de carboni i aigua en grans quantitats.
exemple 2
La hidròlisi de la glucosa és un altre exemple útil d'una reducció comú:
C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2P + 2NAD + → 2CH 3 COCO 2 H + 2ATP + 2NADH
En aquesta reacció les molècules de NAD (un receptor d'electrons i agent oxidant en aquesta reacció) prenen electrons de la glucosa (agent reductor).
exemple 3
Finalment, en la reacció de l'òxid fèrric
Fe 2 O 3 (s) + 2Al (s) → A l' 2 O 3 (s) + 2Fe (l)
L'agent reductor és l'alumini, mentre que l'agent oxidant és el ferro.
referències
- Wikipedia. (Sf). Wikipedia. Obtingut de en.wikipedia.org
- BBC. (Sf). BBC.co.uk. Obtingut de bbc.co.uk
- Pearson, D. (sf). Chemistry LibreTexts. Obtingut de chem.libretexts.org
- Research, B. (sf). Bodner Research web. Obtingut de chemed.chem.purdue.edu
- Peter Atkins, LJ (2012). Chemical Principles: The Quest for Insight.