عامل الاختزال: ما هو ، أقوى ، أمثلة

عامل الاختزال هو مادة تفي بوظيفة تقليل عامل مؤكسد في تفاعل الحد من الأكسيد. العوامل المخفّضة هي الجهات المانحة للإلكترون بطبيعتها ، وعادةً ما تكون المواد في أدنى مستويات الأكسدة وبكميات عالية من الإلكترونات.

هناك تفاعل كيميائي تختلف فيه حالات أكسدة الذرات. تتضمن هذه التفاعلات عملية اختزال وعملية أكسدة تكميلية. في هذه التفاعلات ، يتم نقل واحد أو أكثر من الإلكترونات من جزيء أو ذرة أو أيون إلى جزيء آخر ، ذرة أو أيون. وهذا ينطوي على إنتاج تفاعل الحد من أكسيد.

أثناء عملية الحد من الأكسيد ، يسمى هذا العنصر أو المركب الذي يخسر (أو يتبرع) إلكترونه (أو الإلكترونات) بعامل اختزال ، على عكس ذلك العامل المؤكسد الذي يمثل مستقبلات الإلكترون. يقال بعد ذلك أن عوامل الاختزال تقلل عامل التأكسد ، وأن عامل التأكسد يؤكسد عامل الاختزال.

أفضل أو أقوى عوامل الاختزال هي تلك التي لها نصف قطر ذري أعلى ؛ أي أن لديهم مسافة أكبر من نواتهم إلى الإلكترونات التي تحيط به.

عوامل التخفيض هي عادة معادن أو أيونات سالبة. وتشمل عوامل الاختزال الشائعة حمض الأسكوربيك والكبريت والهيدروجين والحديد والليثيوم والمغنيسيوم والمنغنيز والبوتاسيوم والصوديوم وفيتامين C والزنك وحتى مستخلص الجزر.

ما هي عوامل الحد؟

كما ذكرنا سابقًا ، تكون عوامل الاختزال مسؤولة عن تقليل عامل التأكسد عند حدوث تفاعل الحد من الأكسدة.

رد الفعل البسيط والنموذجي لرد فعل الحد من الأكسدة هو رد فعل الخلايا الهوائية:

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

في هذه الحالة ، حيث يتفاعل الجلوكوز (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) مع الأكسجين (O ₂ ) ، يعمل الجلوكوز كعامل اختزال لتحرير الإلكترونات إلى الأكسجين - أي أنه يتأكسد - والأكسجين هو يصبح عامل مؤكسد.

أفضل العوامل المختزلة في الكيمياء العضوية هي تلك الكواشف التي توفر الهيدروجين (H ₂ ) للتفاعل. في هذا المجال من الكيمياء ، يشير تفاعل الاختزال إلى إضافة الهيدروجين إلى جزيء ، على الرغم من أن التعريف المذكور أعلاه (تفاعلات تخفيض الأكسيد) ينطبق أيضًا.

العوامل التي تحدد قوة عامل الاختزال

لكي يتم اعتبار المادة "قوية" ، من المتوقع أن تكون جزيئات أو ذرات أو أيونات تنفصل بسهولة أكثر أو أقل عن إلكتروناتها.

لهذا الغرض ، هناك عدد من العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار للاعتراف بالقوة التي قد يكون لعامل الاختزال: الكهربية الكهربية ، نصف القطر الذري ، طاقة التأين وإمكانات الخفض.

الكهربية

النغمة الكهربية هي الخاصية التي تصف ميل الذرة لجذب زوج من الإلكترونات المرتبطة به. فكلما كانت النبضة الكهربية أعلى ، زادت قوة الجذب التي تمارسها الذرة على الإلكترونات التي تحيط بها.

في الجدول الدوري ، تزيد الكهربية من اليسار إلى اليمين ، وبالتالي فإن المعادن القلوية هي أقل العناصر سالبة الكهربية.

الراديو الذري

إنها الخاصية التي تقيس كمية الذرات. يشير إلى المسافة المعتادة أو المتوسطة من مركز النواة الذرية إلى حدود السحابة الإلكترونية التي تحيط بها.

هذه الخاصية ليست دقيقة - وبالإضافة إلى ذلك ، تشارك العديد من القوى الكهرومغناطيسية في تعريفها - ولكن من المعروف أن هذه القيمة تتناقص من اليسار إلى اليمين في الجدول الدوري ، وتتزايد من أعلى إلى أسفل. هذا هو السبب في أن المعادن القلوية ، وخاصة السيزيوم ، لها نصف قطر ذري أعلى.

طاقة التأين

تُعرَّف هذه الخاصية بأنها الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون الأقل ارتباطًا من الذرة (إلكترون التكافؤ) لتشكيل الكاتيون.

يقال أنه كلما اقتربت الإلكترونات من نواة الذرة المحيطة ، زادت طاقة التأين للذرة.

تزداد طاقة التأين من اليسار إلى اليمين ومن الأسفل إلى الأعلى في الجدول الدوري. مرة أخرى ، المعادن (وخاصة القلويات) لديها طاقة تأين منخفضة.

الحد من المحتملة

إنه مقياس ميل الأنواع الكيميائية للحصول على الإلكترونات ، وبالتالي يتم تخفيضها. كل نوع له إمكانات اختزال جوهرية: كلما زادت الإمكانيات ، زاد تقارب نفسه مع الإلكترونات وكذلك قدرتها على الحد.

العوامل المخففة هي تلك المواد ذات الإمكانات المنخفضة للتقليل ، بسبب تقاربها المنخفض مع الإلكترونات.

أقوى وكلاء الحد

باستخدام العوامل الموضحة أعلاه ، يمكن استنتاج أنه لا بد من إيجاد عامل اختزال "قوي" ، تكون هناك حاجة إلى ذرة أو جزيء له نشاط كهربي منخفض ، ونصف قطر ذري عالٍ ، وطاقة تأين منخفضة.

كما ذكرنا سابقًا ، فإن الفلزات القلوية لها هذه الخصائص وتعتبر أقوى عوامل الاختزال.

من ناحية أخرى ، يعتبر الليثيوم (Li) أقوى عامل اختزال لأنه يحتوي على أقل احتمالية اختزال ، بينما يعتبر جزيء LiAlH ₄ أقوى عامل اختزال على الإطلاق ، لأنه يحتوي على هذا والخصائص الأخرى المرغوبة.