Přeskočit na obsah

Redukční činidlo

Z Infopedia
Rozbalit box

Obsah boxu

Redukční činidlo (též reduktant nebo reduktor) je chemická látka, která v průběhu redoxní (oxidačně-redukční) reakce předává (daruje) jeden nebo více svých elektronů jiné látce, zvané oxidační činidlo. Tímto procesem se redukční činidlo samo oxiduje (zvyšuje své oxidační číslo) a zároveň redukuje oxidační činidlo (snižuje jeho oxidační číslo).

Jednoduše řečeno, redukční činidlo je "dárcem elektronů". V rovnici redoxní reakce je to látka, která se nachází na levé straně a jejíž oxidační číslo se v průběhu reakce zvyšuje.

🧪 Princip a definice

Základem činnosti redukčního činidla je jeho schopnost uvolňovat elektrony. Tento proces se nazývá oxidace. V každé redoxní reakci musí probíhat oxidace a redukce současně. Není možné, aby látka darovala elektrony, aniž by je jiná látka přijala.

Obecný zápis reakce:

Redukční činidlo₁ + Oxidační činidlo₂ → Oxidovaná forma₁ + Redukovaná forma₂

V této reakci:

  • Redukční činidlo₁ ztrácí elektrony a mění se na svou oxidovanou formu.
  • Oxidační činidlo₂ přijímá elektrony a mění se na svou redukovanou formu.

Například reakce zinku s měďnatými ionty:

Zn (s) + Cu²⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq) + Cu (s)

V této reakci:

  • Zinek (Zn) je redukční činidlo. Daruje dva elektrony, čímž se sám oxiduje z oxidačního čísla 0 na +2 (vzniká Zn²⁺).
  • Měďnatý iont (Cu²⁺) je oxidační činidlo. Přijímá dva elektrony, čímž se sám redukuje z oxidačního čísla +2 na 0 (vzniká elementární měď, Cu).

💪 Síla redukčních činidel

Síla redukčního činidla vyjadřuje jeho tendenci darovat elektrony. Čím snadněji látka elektrony uvolňuje, tím je silnějším redukčním činidlem. Tato síla je kvantifikována pomocí standardního elektrodového potenciálu (E⁰).

  • Silná redukční činidla mají velmi nízký (silně záporný) elektrodový potenciál. Patří sem například alkalické kovy jako lithium nebo draslík.
  • Slabá redukční činidla mají vyšší (méně záporný nebo kladný) elektrodový potenciál. Příkladem může být elementární měď nebo jodidový anion.

Řada reaktivity kovů (Beketovova řada) je v podstatě seřazením kovů podle jejich klesající redukční schopnosti. Kovy nalevo (např. K, Ca, Na) jsou silná redukční činidla a dokáží redukovat ionty kovů napravo od nich (např. Fe, Pb, Cu). Vodík (H₂) se v této řadě často používá jako referenční bod.

📜 Příklady redukčních činidel

Redukční činidla lze nalézt mezi prvky, anorganickými i organickými sloučeninami.

⚛️ Elementární látky

🧪 Anorganické sloučeniny

🌿 Organické sloučeniny

  • Aldehydy: Mohou se oxidovat na karboxylové kyseliny, a proto působí jako redukční činidla (např. v Tollensově nebo Fehlingově zkoušce).
  • Kyselina mravenčí (HCOOH) a její soli.
  • Kyselina askorbová (Vitamín C): Důležitý antioxidant v biochemii, snadno se oxiduje.
  • Redukující cukry: Sacharidy s volnou poloacetalovou skupinou, jako je glukóza nebo fruktóza.

🏭 Využití v praxi

Redukční činidla mají zásadní význam v mnoha průmyslových, laboratorních i biologických procesech.

🔩 Metalurgie

Výroba kovů z jejich rud je typickým příkladem redukce.

Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂
  • Výroba hliníku: Hliník se vyrábí elektrolýzou taveniny bauxitu (Al₂O₃) s kryolitem, kde elektrický proud působí jako redukční činidlo.
  • Aluminotermie: Silně exotermická reakce, kde hliník redukuje oxidy jiných kovů (např. chromu, manganu) za vzniku čistého kovu.

🧪 Organická syntéza

V organické chemii se redukce používá k přeměně funkčních skupin.

  • Redukce karbonylových sloučenin: Aldehydy se redukují na primární alkoholy a ketony na sekundární alkoholy pomocí NaBH₄ nebo LiAlH₄.
  • Hydrogenace: Redukce pomocí molekulárního vodíku (H₂) za přítomnosti katalyzátoru (např. Pt, Pd, Ni). Používá se například ke ztužování rostlinných olejů na margarín (redukce dvojných vazeb).
  • Redukce nitrobenzenu: Výroba anilinu redukcí nitrobenzenu, typicky železem v kyselém prostředí.

🔋 Elektrochemie

  • Galvanické články: V bateriích a akumulátorech je redukční činidlo materiál anody (záporný pól), kde dochází k oxidaci. Například v zinkovo-uhlíkovém článku je to zinek.
  • Ochrana proti korozi: Koroze je v podstatě oxidace kovů. Připojením reaktivnějšího kovu (např. zinku nebo hořčíku), který slouží jako "obětovaná anoda", se chrání hlavní kovová konstrukce (např. ocelový trup lodi), protože tento reaktivnější kov se oxiduje přednostně.

📸 Ostatní aplikace

⚠️ Bezpečnost a rizika

Práce s redukčními činidly, zejména s těmi silnými, vyžaduje opatrnost.

  • Reaktivita s vodou: Alkalické kovy a hydridy jako LiAlH₄ bouřlivě reagují s vodou za vzniku hořlavého vodíku.
  • Hořlavost: Mnoho redukčních činidel je hořlavých nebo může vznítit jiné materiály.
  • Toxicita: Některá redukční činidla, jako oxid uhelnatý nebo sulfan, jsou vysoce toxická.
  • Nekompatibilita: Prudce reagují s oxidačními činidly, což může vést k explozi. Je nutné je skladovat odděleně.

🧑‍🔬 Pro laiky

Představte si redoxní reakci jako obchod mezi dvěma lidmi. Jeden člověk má něco, co chce dát pryč (elektron), a druhý to chce přijmout.

  • Redukční činidlo je ten "štědrý dárce". Má elektron navíc a rád se ho zbaví. Tím, že elektron daruje, splní svůj účel, ale sám se změní (zoxiduje se).
  • Oxidační činidlo je "vděčný příjemce". Chybí mu elektron a rád ho přijme. Tím, že elektron získá, také se změní (zredukuje se).

Příkladem z běžného života je rezavění železa. Železo je redukční činidlo, které ochotně daruje své elektrony kyslíku ze vzduchu (kyslík je oxidační činidlo). Výsledkem je rez (oxid železitý), což je zoxidovaná forma železa. V tomto případě je darování elektronů pro železo nežádoucí. Naopak ve vysoké peci chceme, aby se oxid železitý (rez) změnil zpět na železo. Proto mu dodáme ještě štědřejšího dárce elektronů – uhlík – který si vezme kyslík pro sebe a zanechá nám čisté železo.


Šablona:Aktualizováno

Citováno z „https://infopedia.cz/index.php?title=Redukční_činidlo&oldid=15882“