Bir indirgeyici madde, bir oksit-indirgeme reaksiyonunda bir oksitleyici maddenin indirgenmesi işlevini yerine getiren bir maddedir. İndirgeyici ajanlar doğası gereği elektron donörleridir, tipik olarak en düşük oksidasyon seviyelerinde ve yüksek miktarda elektron içeren maddelerdir.
Atomların oksidasyon durumlarının değiştiği bir kimyasal reaksiyon vardır. Bu reaksiyonlar bir indirgeme işlemi ve tamamlayıcı bir oksidasyon işlemi içerir. Bu reaksiyonlarda bir molekül, atom veya iyonun bir veya daha fazla elektronu başka bir molekül, atom veya iyona aktarılır. Bu, bir oksit azaltma reaksiyonunun üretimini içerir.
Oksit indirgeme işlemi sırasında, elektronunu (veya elektronlarını) kaybeden (veya bağışlayan) o element veya bileşene, elektron reseptörü olan oksitleyici ajan ile zıt olarak bir indirgeme maddesi denir. Daha sonra indirgeyici ajanların oksitleyici maddeyi azalttığı ve oksitleyici ajanın indirgeyici ajanı okside ettiği söylenir.
En iyi veya en güçlü indirgeyici ajanlar daha yüksek atom yarıçapına sahip olanlardır; yani çekirdekten çevreleyen elektronlara daha büyük bir mesafeye sahiptirler.
İndirgeyici ajanlar genellikle metal veya negatif iyonlardır. Yaygın indirgeyici maddeler askorbik asit, kükürt, hidrojen, demir, lityum, magnezyum, manganez, potasyum, sodyum, C vitamini, çinko ve hatta havuç özü içerir.
İndirgeyici ajanlar nelerdir?
Daha önce de belirtildiği gibi, indirgeyici ajanlar, bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonu meydana geldiğinde bir oksitleyici ajanın azaltılmasından sorumludur.
Yükseltgenme-indirgenme tepkimesinin basit ve tipik bir reaksiyonu aerobik hücre solunumunun tepkisidir:
C6H12O6 (s) + 6O2 (g) → 6C02 (g) + 6H20 (l)
Bu durumda, glikozun (C6H12O6) oksijenle (O2) reaksiyona girdiği durumlarda, glikoz elektronları oksijene salmak için indirgeyici ajan olarak görev yapar - yani oksitlenir - ve oksijen Oksitleyici bir madde haline gelir.
Organik kimyada en iyi indirgeyici ajanlar, reaksiyona hidrojen (H2) sağlayan reaktiflerdir. Bu kimya alanında, indirgeme tepkimesi, yukarıdaki tanım (oksit-indirgeme tepkimeleri) de geçerli olmasına rağmen, bir moleküle hidrojen eklenmesini ifade eder.
Bir indirgeyici ajanın gücünü belirleyen faktörler
Bir maddenin "güçlü" olarak kabul edilmesi için, elektronlarından aşağı yukarı kolaylıkla ayrılabilecek moleküller, atomlar veya iyonlar olmaları beklenir.
Bunun için, bir indirgeyici maddenin sahip olabileceği kuvveti tanımlamak için göz önünde bulundurulması gereken birkaç faktör vardır: elektronegatiflik, atom yarıçapı, iyonlaşma enerjisi ve azaltma potansiyeli.
elektronegatiflik
Elektronegatiflik, bir atomun kendisine bağlı bir çift elektron çekme eğilimini tanımlayan özelliktir. Elektronegativite arttıkça, atomun kendisini çevreleyen elektronlara uyguladığı çekim kuvveti de artar.
Periyodik tablodaki elektronegatiflik soldan sağa doğru artar, bu nedenle alkalin metaller en az elektronegatif elementlerdir.
Atomik radyo
Atom miktarını ölçen özelliktir. Atom çekirdeğinin merkezinden onu çevreleyen elektronik bulutun sınırına kadar olan tipik veya ortalama mesafeyi ifade eder.
Bu özellik kesin değildir ve ek olarak, tanımında çeşitli elektromanyetik kuvvetler söz konusudur - ancak bu değerin periyodik tabloda soldan sağa düştüğü ve yukarıdan aşağıya yükseldiği bilinmektedir. Bu nedenle alkali metallerin, özellikle sezyumun, daha yüksek atom yarıçapına sahip olduğu kabul edilir.
İyonlaşma enerjisi
Bu özellik, bir katyon oluşturmak için en az bağlı elektronu bir atomdan (değerlik elektronu) çıkarmak için gereken enerji olarak tanımlanır.
Elektronların, çevreleyen atomun çekirdeğine ne kadar yakın olduğu söylenirse, atomun iyonlaşma enerjisi o kadar artar.
İyonlaşma enerjisi, periyodik tabloda soldan sağa ve aşağıdan yukarıya doğru artar. Yine, metaller (özellikle alkaliler) daha düşük iyonlaşma enerjisine sahiptir.
Azaltma potansiyeli
Kimyasal bir türün elektron elde etme ve dolayısıyla azaltılma eğiliminin ölçüsüdür. Her türün kendine özgü bir azaltma potansiyeli vardır: potansiyel ne kadar büyükse, elektronlarla aynı afinite ve aynı zamanda azaltılma kapasiteleri de o kadar büyük olur.
İndirgeyici ajanlar, elektronlarla düşük yakınlıklarından dolayı daha az indirgeme potansiyeli olan maddelerdir.
En güçlü indirgeyici ajanlar
Yukarıda açıklanan faktörlerle "güçlü" bir indirgeme maddesi bulmak için, düşük elektronegatifliğe, yüksek atom yarıçapına ve düşük iyonlaşma enerjisine sahip bir atom veya molekülün arzu edildiği sonucuna varılabilir.
Daha önce belirtildiği gibi, alkali metaller bu özelliklere sahiptir ve en güçlü indirgeyici ajanlar olarak kabul edilir.
Öte yandan, lityum (Li) en güçlü indirgeyici madde olarak kabul edilir, çünkü en düşük indirgeme potansiyeline sahiptir, LiAlH4 molekülü ise bu ve istenen diğer özellikleri içerdiğinden hepsinin en güçlü indirgeyici maddesi olarak kabul edilir.
İndirgeyici ajanlarla reaksiyon örnekleri
Günlük yaşamda birçok pas azaltma vakası vardır. İşte en temsilcilerinden bazıları:
Örnek 1
Oktanın yanma reaksiyonu (benzinin ana bileşeni):
2C8H18 (l) + 25O2 → 16C02 (g) + 18H20 (g)
Oktanın (indirgeyici ajan) elektronları oksijene (oksitleyici ajan) nasıl bağışladığı, karbondioksit ve suyu büyük miktarlarda oluşturduğu gözlemlenebilir.
Örnek 2
Glikozun hidrolizi, yaygın bir azalmanın başka bir yararlı örneğidir:
C6H12O6 + 2 ADP + 2P + 2NAD + → 2CH3COCO 2 H + 2 ATP + 2NADH
Bu reaksiyonda NAD molekülleri (bu reaksiyondaki bir elektron reseptörü ve oksitleyici ajan) glukozdan elektronları alır (indirgeyici ajan).
Örnek 3
Son olarak, ferrik oksit reaksiyonunda
Fe203 + 2Al (lar) → A1203 (ler) + 2Fe (l)
İndirgeyici madde alüminyumdur, oksitleyici madde ise demirdir.