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Trasferimento di elettroni nelle reazioni redox

1920
Electrochemical cell experiment demonstrating electron transfer in redox reactions.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Le reazioni redox (di ossidoriduzione) comportano un trasferimento di elettroni tra specie chimiche. Una specie subisce un'ossidazione (perde elettroni), mentre un'altra subisce una riduzione (acquista elettroni). Questi due processi avvengono sempre simultaneamente. La specie che perde elettroni è l'agente riducente, mentre quella che acquista elettroni è l'agente ossidante. Questo concetto fondamentale è alla base dell'elettrochimica e di molti processi biologici.

Il concetto di reazioni redox si è evoluto dai primi studi sulla combustione. Inizialmente spiegato dalla teoria del flogisto, Antoine Lavoisier identificò correttamente il ruolo dell'ossigeno nella combustione alla fine del XVIII secolo, ponendo le basi per l'ossidazione. Tuttavia, la definizione moderna è incentrata sul trasferimento di elettroni, un concetto che divenne chiaro solo dopo la scoperta dell'elettrone da parte di J.J. Thomson nel 1897. Gli acronimi "OIL RIG" (Ossidazione è perdita, Riduzione è guadagno) o "LEO il leone dice GER" (Perdita di elettroni Ossidazione, Guadagno di elettroni Riduzione) sono comunemente usati per ricordare le definizioni.

In qualsiasi reazione redox, il numero totale di elettroni persi dall'agente riducente deve essere uguale al numero totale di elettroni acquisiti dall'agente ossidante, in conformità con la legge di conservazione della carica. Ad esempio, nella reazione tra zinco metallico e ioni rame(II), [latex]Zn(s) + Cu^{2+}(aq) rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s)[/latex], gli atomi di zinco vengono ossidati a ioni zinco perdendo due elettroni, mentre gli ioni rame(II) vengono ridotti a rame metallico acquisendo due elettroni. In questo caso, lo zinco è l'agente riducente e il rame(II) è l'agente ossidante. Questo semplice principio è alla base di innumerevoli processi naturali e industriali, dalla ruggine del ferro alla generazione di elettricità in una batteria.

UNESCO Nomenclature: 2202
– Electrochemistry

Tipo

Abstract System

Interruzione

Revolutionary

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • teoria del flogisto della combustione
  • La teoria dell'ossigeno della combustione di Antonio Lavoisier
  • scoperta dell'elettrone da parte di j.j. thomson
  • sviluppo della teoria atomica

Applicazioni

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sistemi di somministrazione mirata di farmaci attivati ​​dal potenziale redox cellulare locale
  • rivestimenti anticorrosivi auto-riparanti che rigenerano il loro strato protettivo
  • novel catalizzatori that use light to drive difficult redox reactions for green fuel production
  • biosensori che rilevano stati di malattia misurando gli squilibri redox nei fluidi corporei
  • sistemi avanzati di purificazione dell'acqua che utilizzano l'ossidazione elettrochimica per distruggere gli inquinanti
  • batterie redox-flow per l'accumulo di energia su scala di rete utilizzando molecole organiche
  • tessuti intelligenti che cambiano colore o proprietà in base alle condizioni redox ambientali
  • enzimi artificiali progettati per eseguire specifiche trasformazioni redox industriali
Argomenti correlati: redox, ossidazione, riduzione, trasferimento di elettroni, agente ossidante, agente riducente, elettrochimica, reazione chimica.

Contesto storico

Trasferimento di elettroni nelle reazioni redox

1916
1917
1918
1920
1920
1921
1922
1915-11
1916
1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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