İndirgen madde -Reducing agent
Kimyada , bir indirgeyici madde (bir indirgeyici , indirgeyici veya elektron donörü olarak da bilinir ), bir elektron alıcısına ( oksitleyici madde , oksitleyici , oksitleyici veya elektron alıcısı olarak adlandırılır) bir elektron "bağışlayan" kimyasal bir türdür . Yaygın olarak indirgeyici maddeler olan maddelerin örnekleri arasında Toprak metalleri , formik asit , oksalik asit ve sülfit bileşikleri bulunur.
Reaksiyon öncesi durumlarında, indirgeyicilerin fazladan elektronları vardır (yani kendi başlarına indirgenirler) ve oksitleyicilerin elektronları yoktur (yani kendi başlarına oksitlenirler). Bir indirgeyici ajan tipik olarak olası düşük oksidasyon durumlarından birindedir. İndirgeyicinin elektron kaybı derecesini tanımlayan oksidasyon durumu , oksitleyicininki azalırken artar. Bir redoks tepkimesinde yükseltgenme durumu artan, "elektron veren/ veren ", "oksitlenen" ve "indirgeyen" maddeye indirgeyici veya indirgeyici madde , oksidasyon durumu azalan maddeye ise "kazanan" madde denir. / kabul eder/alınan elektronlar", "indirgenen" ve "oksitleyen" maddelere oksitleyici veya oksitleyici ajan denir .
Örneğin, aerobik hücresel solunum için genel reaksiyonu düşünün :
- C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g) → 6C02 (g) + 6H 2 O(l )
Oksijen ( O 2 ) indirgenir , bu nedenle oksitleyici ajandır. Glikoz ( C6H12O6 ) oksitlenmektedir , dolayısıyla indirgeyici maddedir .
Organik kimyada , indirgeme genellikle bir moleküle hidrojen eklenmesini ifade eder. Örneğin, oksitleyici ajan benzen , hidrojenasyon yoluyla siklohekzana indirgenir :
- C 6 H 6 + 3H 2 → C 6 H 12
Bu makale elektron transferi ile ilgili, hidrojenasyon değil.
özellikleri
Aşağıdaki reaksiyonu düşünün:
- 2 [Fe(CN) 6 ] 4− + Cl
2→ 2 [Fe(CN) 6 ] 3− + 2 Cl-
Bu reaksiyondaki indirgeyici madde ferrosiyanürdür ( [Fe(CN) 6 ] 4− ). Bir elektron vererek ferrisiyanüre oksitlenir ( [Fe(CN) 6 ] 3− ). Aynı zamanda, bu elektron oksitleyici klor tarafından alınır ( Cl
2), klorüre indirgenir ( Cl-
).
Güçlü indirgeyici ajanlar elektronları kolayca kaybeder (veya bağışlar). Nispeten büyük bir atom yarıçapına sahip bir atom, daha iyi bir indirgeyici olma eğilimindedir. Bu türlerde, çekirdekten değerlik elektronlarına olan mesafe o kadar uzundur ki, bu elektronlar güçlü bir şekilde çekilmez. Bu elementler güçlü indirgeyici ajanlar olma eğilimindedir. İyi indirgeyici maddeler , bir atomun veya molekülün bağ elektronlarını çekme yeteneği olan düşük elektronegatifliğe sahip atomlardan oluşma eğilimindedir ve nispeten küçük iyonlaşma enerjilerine sahip türler de iyi indirgeme maddeleri olarak işlev görür.
Bir malzemenin azaltma yeteneğinin ölçüsü, indirgenme potansiyeli olarak bilinir . Aşağıdaki tablo, işareti tersine çevirerek oksidasyon potansiyellerine değiştirilebilen birkaç indirgeme potansiyelini göstermektedir. İndirgeyici ajanlar, indirgeme potansiyellerini sıralayarak gücü artırarak sıralanabilir. Redüktörler , redüktör tarafından "indirgendiği" söylenen oksitleyici ajanlara (yani "indirgeyici") elektron bağışlar . İndirgeyici ajan, daha negatif bir indirgeme potansiyeline sahip olduğunda daha güçlüdür ve daha pozitif bir indirgeme potansiyeline sahip olduğunda daha zayıftır. İndirgeme potansiyeli ne kadar pozitif olursa, türün elektronlara afinitesi ve indirgenme eğilimi (yani elektron alma) o kadar yüksek olur. Aşağıdaki tablo, belirtilen indirgeyici maddenin 25 °C'de indirgeme potansiyellerini sağlar. Örneğin, sodyum (Na), krom (Cr), bakırlı (Cu + ) ve klorür (Cl - ) arasında en güçlü indirgeyici ajan Na'dır, Cl - ise en zayıfıdır; farklı bir şekilde söylenirse, Na + bu listedeki en zayıf oksitleyici ajan iken Cl en güçlüsüdür.
oksitleyici ajan | İndirgen madde | Azaltma Potansiyeli (V) |
|
---|---|---|---|
-3.04 | |||
-2.71 | |||
-2.38 | |||
-1.66 | |||
-0,83 | |||
-0.74 | |||
-0,44 | |||
0,00 | |||
0.15 | |||
0.16 | |||
+0.80 | |||
+1.07 | |||
+1.36 | |||
+1.49 | |||
+2.87 |
Yaygın indirgeyici ajanlar arasında potasyum, kalsiyum, baryum, sodyum ve magnezyum metalleri ve ayrıca NaH , LiH , LiAlH4 ve CaH2 olan H − iyonu içeren bileşikler bulunur .
Bazı elementler ve bileşikler hem indirgeyici hem de oksitleyici maddeler olabilir . Hidrojen gazı, metal olmayanlarla reaksiyona girdiğinde indirgeyici bir ajan ve metallerle reaksiyona girdiğinde oksitleyici bir ajandır.
- 2 Li (s) + H 2(g) → 2 LiH (s)
Hidrojen (indirgeme potansiyeli 0.0 olan), bir oksitleyici madde olarak davranır, çünkü indirgeyici madde lityumdan (indirgeme potansiyeli -3.04 olan) bir elektron bağışını kabul eder, bu da Li'nin oksitlenmesine ve Hidrojenin indirgenmesine neden olur.
- H 2(g) + F 2(g) → 2 HF (g)
Hidrojen, elektronlarını florine bağışladığı için indirgeyici bir madde görevi görür, bu da florin indirgenmesine izin verir.
Önem
İndirgeyici ajanlar ve oksitleyici ajanlar , "metallerin elektrokimyasal aktivite sonucu bozunması" olan korozyondan sorumlu olanlardır . Korozyonun gerçekleşmesi için bir anot ve katot gerekir. Anot, elektron kaybeden (indirgeyici ajan) bir elementtir, dolayısıyla oksidasyon her zaman anotta meydana gelir ve katot elektron kazanan bir elementtir (oksitleyici ajan), dolayısıyla indirgeme her zaman katotta meydana gelir. Oksidasyon potansiyelinde bir fark olduğunda korozyon meydana gelir. Bu mevcut olduğunda, bir elektrik bağlantısı ve bir elektrolitin varlığı göz önüne alındığında, anot metali bozulmaya başlar .
Redoks reaksiyonu örnekleri
Tarihsel olarak, indirgeme, bir bileşikten oksijenin çıkarılması anlamına gelir, bu nedenle 'indirgeme' adı. Bu fenomenin bir örneği, biyolojik olarak üretilen moleküler oksijenin ( dioksijen ( O 2 ), bir oksitleyici ve elektron alıcısı), başlangıçta indirgeyici gazlar içeren zayıf indirgeyici bir atmosfer olan erken Dünya atmosferine eklendiği Büyük Oksidasyon Olayı sırasında meydana geldi. metan ( CH 4 ) ve karbon monoksit ( CO ) ( diğer elektron donörleri ile birlikte ) gibi ve pratik olarak oksijen yok çünkü üretilen herhangi bir redüktör bu veya diğer indirgeyicilerle (özellikle deniz suyunda çözülmüş demir ile ) reaksiyona girerek bunların çıkarılmasına neden olur . Suda yaşayan fotosentez yapan siyanobakteriler , indirgeyici ajan olarak su kullanarak bu moleküler oksijeni atık ürün olarak üretti. Bu O2 başlangıçta okyanusun çözünmüş demirli demirini ( Fe(II) - +2 oksidasyon durumundaki demir anlamına gelir) oksitleyerek Demir (III) oksit ( Fe (II) oksitleyiciye bir elektron kaybetti ve Okyanus tabanına çökerek bantlı demir oluşumları oluşturan ve böylece oksijeni (ve demiri) ortadan kaldıran Fe(III) - +3 oksidasyon durumundaki demir anlamına gelir) oldu. Oksijen üretim hızı, sonunda, oksijeni uzaklaştıran indirgeyici malzemelerin mevcudiyetini aştı, bu da nihayetinde Dünya'nın bol oksijen içeren ( modern atmosfer gibi) güçlü bir şekilde oksitleyici bir atmosfer kazanmasına neden oldu . Modern elektron bağışı anlayışı, diğer bileşenlerin oksijene benzer bir kimyasal rol oynayabileceğini kabul ederek bu fikrin bir genellemesidir.
Demir(III) oksit oluşumu ;
- 4Fe + 3O 2 → 4Fe 3+ + 6O 2− → 2Fe 2 O 3
Yukarıdaki denklemde, Demir (Fe) reaksiyondan önce 0 ve reaksiyondan sonra 3+ oksidasyon numarasına sahiptir. Oksijen (O) için oksidasyon sayısı 0 olarak başladı ve 2−'ye düştü. Bu değişiklikler, aynı anda meydana gelen iki " yarı reaksiyon " olarak görülebilir:
- Oksidasyon yarı reaksiyonu: Fe 0 → Fe 3+ + 3e −
- İndirgeme yarı reaksiyonu: O 2 + 4e − → 2 O 2−
Oksidasyon sayısı arttığı için demir (Fe) oksitlenmiştir. Demir, oksijene (O 2 ) elektron verdiği için indirgeyici maddedir . Oksijen (O 2 ) oksidasyon sayısı azaldığı için indirgenmiştir ve demirden (Fe) elektron aldığı için oksitleyici ajandır.
Ortak indirgeyici maddeler
- Lityum alüminyum hidrit (LiAlH 4 ), çok güçlü bir indirgeyici ajan
- Red-Al (NaAlH 2 (OCH 2 CH 2 OCH 3 ) 2 ), lityum alüminyum hidride daha güvenli ve daha kararlı bir alternatif
- Uygun katalizörsüz veya katalizörlü hidrojen , örneğin bir Lindlar katalizörü
- Sodyum amalgam (Na(Hg))
- Sodyum-kurşun alaşımı (Na + Pb)
- Çinko amalgam (Zn(Hg)) ( Clemmensen indirgemesi için reaktif )
- Diboran
- Sodyum borohidrit (NaBH 4 )
- Demir(II) sülfat gibi Fe2 + iyonu içeren bileşikler
- Kalay(II) klorür gibi Sn 2+ iyonu içeren bileşikler
- Sülfür dioksit (bazen oksitleyici ajan olarak da kullanılır ), Sülfit bileşikleri
- Ditiyonatlar , örneğin Na 2 S 2 O 6
- Tiyosülfatlar , örneğin Na 2 S 2 O 3 (esas olarak analitik kimyada)
- İyodürler , örneğin KI (esas olarak analitik kimyada)
-
Hidrojen peroksit ( H
2Ö
2) – çoğunlukla bir oksidandır, ancak bazen bir indirgeyici ajan olarak hareket edebilir (tipik olarak analitik kimyada). - Hidrazin ( Wolff-Kishner indirgemesi )
- Diizobutilalüminyum hidrit (DIBAL-H)
-
Oksalik asit ( C
2H
2Ö
4) - Formik asit (HCOOH)
- Askorbik asit (C 6 H 8 O 6 )
- Eritroz gibi şekerlerin azaltılması , bkz. Aldoz
- Fosfitler , hipofosfitler ve fosfor asitleri
- Dithiothreitol (DTT) – biyokimya laboratuvarlarında SS bağlarını önlemek için kullanılır
- Karbon monoksit (CO)
- Hidrokimyasal metalurjik proseslerde siyanürler
- Karbon (C)
- Tris-2-karboksietilfosfin hidroklorür (TCEP)
Ayrıca bakınız
- Korozyon – Çevresiyle kimyasal reaksiyona girerek malzemelerin kademeli olarak yok edilmesi
- Elektrokimya – Kimya dalı
- Elektrolit – Suda ayrışması, çözeltideki elektrik akımını taşıyan iyonları serbest bırakan iyonik katılardır.
- Elektron alıcısı – Elektronları kabul edebilen kimyasal varlık
- Elektron donörü – Başka bir varlığa elektron bağışlayabilen kimyasal varlık
- elektrosentez
- Redoks - Atomların oksidasyon durumlarının değiştiği kimyasal reaksiyon
- eşdeğeri azaltmak
- Organik indirgeme
- Oksitleyici madde – Kimyasal bir reaksiyonda başka bir maddeyi oksitlemek için kullanılan kimyasal bileşik
Notlar
Referanslar
daha fazla okuma
- "Kimyasal İlkeler: İçgörü Arayışı", Üçüncü Baskı. Peter Atkins ve Loretta Jones s. F76
Dış bağlantılar
- Wayback Machine'deki indirgeyici maddelerin gücünü özetleyen tablo (11 Haziran 2011'de arşivlendi)