Kas ir reducētājs?

Ja elektrons atstāj atomu, tam jānokļūst kaut kur citur, tāpēc oksidācijas un reducēšanas procesi iet roku rokā. Kopā tie veido reakciju klasi, ko sauc par oksidācijas-reducēšanas reakcijām, ko sauc arī par redoksreakcijām. Šīs reakcijas rada elektronu plūsmu, tāpēc tām ir elektriskais potenciāls.

Zinātnieki var izmantot oksidācijas-reducēšanas reakciju potenciālu, lai radītu elektrību. Šī ir kartupeļu baterijas koncepcija, kas ir izplatīts zinātnisks eksperiments. Eksperimentētājs kartupeļos ievieto vienu cinka svinu un vienu vara svinu. Brīvi peldošie joni kartupeļos atvieglo elektronu plūsmu starp diviem vadiem, novēršot pozitīva lādiņa uzkrāšanos ap vadiem, kas apturētu reakciju. Elektroni plūst no svina, kas darbojas kā reducētājs, uz svinu, kas darbojas kā oksidētājs; procesā atomi no reducējošā svina nonāk kartupeļa šķīdumā, savukārt oksidējošo svinu apņemošie joni pārvēršas metālā uz sākotnējā svina virsmas.

Ja atoms reakcijā ir oksidētājs, tas būtu reducētājs, ja reakcija būtu pretēja. Tas, vai atoms darbojas kā oksidētājs vai reducētājs, ir atkarīgs no reakcijas spontānas virziena. Reakcijas notiek spontāni, ja to produkti ir salīdzinoši stabilāki nekā to reaģenti. Zinātnieki var paredzēt oksidācijas-reducēšanas reakciju spontanitāti, pamatojoties uz to elektrisko potenciālu.

Lai novērtētu iespējamo oksidācijas-reducēšanās reakciju, zinātnieki vispirms sadala reakciju pusreakcijās, kas atspoguļo elektronu zudumu vai reducēšanu. Kartupeļu gadījumā gan cinks, gan varš var veidot jonus ar pozitīvu lādiņu 2. Tādējādi pusreakcijas ir Zn+2 + 2e- –> Zn un Cu+2 + 2e- –> Cu.

Nākamais solis ir atrast elektronu plūsmas virzienu. Eksperimentētājs to dara, izmantojot standarta reducēšanas potenciālu tabulu, kas dod potenciālu katrai pusreakcijai. Ja pusreakcijas virziens ir apgriezts, tā potenciāls ir vienāds, bet tā zīme mainās. Cinka pusreakcijas potenciāls ir -0.76 volti, savukārt vara potenciāls ir 0.34 volti.

Tas nozīmē, ka cinks ir spēcīgāks reducētājs nekā varš, tāpēc šajā reakcijā cinks darbojas kā reducētājs. Kopējā reakcija kartupeļu akumulatorā ir Zn + Cu+2 –> Zn+2 + Cu, kas vadā, kas savieno vadus, ģenerē 1.10 voltu elektrību. Ja cinka svinu tomēr aizstātu ar sudraba svinu, tad varš būtu reducētājs, jo sudraba pusreakcijai Ag+ + e- ir standarta reducēšanas potenciāls 0.80 volti. Akumulators radītu 0.46 voltus.