Agente riducente: che cos'è, il più forte, esempi

Un agente riducente è una sostanza che svolge la funzione di ridurre un agente ossidante in una reazione di riduzione dell'ossido. Gli agenti riducenti sono donatori di elettroni per natura, tipicamente sostanze che hanno i livelli più bassi di ossidazione e con una quantità elevata di elettroni.

Esiste una reazione chimica in cui gli stati di ossidazione degli atomi variano. Queste reazioni implicano un processo di riduzione e un processo di ossidazione complementare. In queste reazioni, uno o più elettroni di una molecola, un atomo o uno ione vengono trasferiti su un'altra molecola, atomo o ione. Ciò comporta la produzione di una reazione di riduzione dell'ossido.

Durante il processo di riduzione dell'ossido, quell'elemento o composto che perde (o dona) il suo elettrone (o elettroni) è chiamato agente riducente, in contrasto con quell'agente ossidante che è il recettore degli elettroni. Si dice quindi che gli agenti riducenti riducono l'agente ossidante e che l'agente ossidante ossida l'agente riducente.

Gli agenti riducenti migliori o più forti sono quelli che hanno un raggio atomico più alto; cioè, hanno una maggiore distanza dal loro nucleo agli elettroni che lo circondano.

Gli agenti riducenti sono solitamente metalli o ioni negativi. Agenti riducenti comuni includono acido ascorbico, zolfo, idrogeno, ferro, litio, magnesio, manganese, potassio, sodio, vitamina C, zinco e persino estratto di carota.

Quali sono gli agenti riducenti?

Come già detto, gli agenti riducenti sono responsabili della riduzione di un agente ossidante quando si verifica una reazione di riduzione dell'ossidazione.

Una reazione semplice e tipica della reazione di riduzione dell'ossidazione è quella della respirazione delle cellule aerobiche:

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

In questo caso, dove il glucosio (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) sta reagendo con l'ossigeno (O ₂ ), il glucosio agisce come agente riducente per rilasciare gli elettroni in ossigeno - cioè, viene ossidato - e l'ossigeno è Diventa un agente ossidante.

Nella chimica organica i migliori agenti riducenti sono quei reagenti che forniscono idrogeno (H ₂ ) alla reazione. In questo campo della chimica, la reazione di riduzione si riferisce all'aggiunta di idrogeno a una molecola, sebbene si applichi anche la suddetta definizione (reazioni di riduzione dell'ossido).

Fattori che determinano la forza di un agente riducente

Affinché una sostanza sia considerata "forte" ci si aspetta che siano molecole, atomi o ioni che si staccano più o meno facilmente dai loro elettroni.

Per questo, ci sono una serie di fattori che devono essere presi in considerazione per riconoscere la forza che un agente riducente può avere: elettronegatività, raggio atomico, energia di ionizzazione e potenziale di riduzione.

elettronegatività

L'elettronegatività è la proprietà che descrive la tendenza di un atomo ad attrarre un paio di elettroni legati a se stesso. Più alta è l'elettronegatività, maggiore è la forza di attrazione che l'atomo esercita sugli elettroni che lo circondano.

Nella tavola periodica l'elettronegatività aumenta da sinistra a destra, quindi i metalli alcalini sono gli elementi meno elettronegativi.

Radio atomica

È la proprietà che misura la quantità di atomi. Si riferisce alla distanza tipica o media dal centro di un nucleo atomico al bordo della nuvola elettronica che lo circonda.

Questa proprietà non è precisa - e inoltre, diverse sue forze elettromagnetiche sono coinvolte nella sua definizione - ma è noto che questo valore diminuisce da sinistra a destra nella tavola periodica e aumenta da cima a fondo. Questo è il motivo per cui i metalli alcalini, in particolare il cesio, sono considerati avere un raggio atomico più elevato.

Energia di ionizzazione

Questa proprietà è definita come l'energia richiesta per rimuovere l'elettrone meno legato da un atomo (l'elettrone di valenza) per formare un catione.

Si dice che più gli elettroni sono vicini al nucleo dell'atomo circostante, maggiore è l'energia di ionizzazione dell'atomo.

L'energia di ionizzazione aumenta da sinistra a destra e dal basso verso l'alto nella tavola periodica. Ancora una volta, i metalli (specialmente gli alcali) hanno una minore energia di ionizzazione.

Potenziale di riduzione

È la misura della tendenza di una specie chimica a ottenere elettroni e, quindi, a ridursi. Ogni specie ha un potenziale di riduzione intrinseco: maggiore è il potenziale, maggiore è l'affinità della stessa con gli elettroni e anche la loro capacità di riduzione.

Gli agenti riducenti sono quelle sostanze con minore potenziale di riduzione, a causa della loro scarsa affinità con gli elettroni.

I più forti agenti riducenti

Con i fattori sopra descritti si può concludere che per trovare un agente riducente "forte", si desidera un atomo o una molecola con bassa elettronegatività, alto raggio atomico e bassa energia di ionizzazione.

Come già accennato, i metalli alcalini hanno queste caratteristiche e sono considerati i più forti agenti riducenti.

D'altra parte, il litio (Li) è considerato l'agente riducente più forte perché ha il potenziale di riduzione più basso, mentre la molecola LiAlH ₄ è considerata come l'agente riducente più forte di tutti, poiché contiene questa e le altre caratteristiche desiderate.

Esempi di reazioni con agenti riducenti

Ci sono molti casi di riduzione della ruggine nella vita di tutti i giorni. Ecco alcuni dei più rappresentativi:

Esempio 1

La reazione di combustione dell'ottano (il componente principale della benzina):

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

Si può osservare come ottano (agente riducente) dona gli elettroni all'ossigeno (agente ossidante), formando anidride carbonica e acqua in grandi quantità.

Esempio 2

L'idrolisi del glucosio è un altro utile esempio di riduzione comune:

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

In questa reazione le molecole NAD (un recettore di elettroni e un agente ossidante in questa reazione) prendono gli elettroni dal glucosio (agente riducente).