İndirgenme Nedir? Elektron Alma ve Yükseltgenme Basamağı İlişkisi

İndirgenmenin tanımı

İndirgenme, bir atomun, iyonun ya da bileşiği oluşturan bir elementin elektron almasıdır. Elektron alan türün elektronca zenginliği artar ve bu süreçte ilgili elementin yükseltgenme basamağı azalır. Bu nedenle indirgenme yalnızca bir maddenin başka bir maddeyle tepkimeye girmesi olarak değil, elektron alışının gerçekleştiği kimyasal değişim olarak tanımlanır.

Örneğin sodyum ile klorun tepkimesinde sodyum elektron verirken klor elektron alır. Klor atomları elektron aldığında klorür iyonlarına dönüşür; elektron alan klor, indirgenmiş olur. Aynı olay yükseltgenme basamaklarıyla da izlenebilir: elementel klorun basamağı 0 iken oluşan klorürde −1 olur. Basamağın azalması, indirgenmenin gerçekleştiğini gösterir.

İndirgenmeyi hatırlamak için temel ölçüt şudur: Elektron alan tür indirgenir. Elektron alışının açıkça gösterilemediği kovalent tepkimelerde ise değişim, yükseltgenme basamakları karşılaştırılarak belirlenir.

Elektron alma ile indirgenme arasındaki ilişki

Elektron alma ile indirgenme aynı sürecin iki farklı anlatımıdır. Bir tür elektron aldığında negatif yük taşıma eğilimi artar veya pozitif yükü azalır; bu değişim indirgenme olarak adlandırılır. Elektronlar tepkime sırasında yok olmadığı için bir türün aldığı elektronlar başka bir tür tarafından verilmelidir.

Sodyum ve klor arasındaki tepkime bu ilişkiyi açıkça gösterir. Sodyum atomları elektronlarını klor türlerine aktarır. Klor elektron aldığı için indirgenir; sodyum ise elektron verdiği için yükseltgenir. Burada indirgenmeyi belirlemek için klorun elektron alan taraf olduğuna bakmak yeterlidir.

Elektron alışının doğrudan yazılmadığı moleküler tepkimelerde de aynı düşünce korunur. Örneğin hidrojen ile klorun hidrojen klorür oluşturduğu tepkimede hidrojen elektron kaybeden, klor ise elektron kazanan taraftır. Dolayısıyla klor indirgenmiş, hidrojen yükseltgenmiş olur.

Yükseltgenme basamağındaki azalma

Yükseltgenme basamağı, bir bileşikteki atomun iyonik kabul altında sahip olacağı varsayılan yükü ifade eden bir değerdir. Bir elementin tepkime öncesi ve sonrasındaki yükseltgenme basamakları karşılaştırıldığında değer küçülüyorsa o element indirgenmiştir. Bu yöntem, elektronların açıkça aktarılmadığı kovalent bileşiklerde özellikle kullanışlıdır.

Elementel bir maddenin yükseltgenme basamağı 0 kabul edilir. NaCl oluşumunda sodyumun basamağı 0’dan +1’e çıkar; bu artış sodyumun yükseltgendiğini gösterir. Klorun basamağı ise Cl2 içinde 0’dan NaCl içindeki klorürde −1’e düşer. Klorun yükseltgenme basamağı azaldığı için klor indirgenmiştir.

Başka bir örnekte hidrojen ile klorun HCl oluşturduğu tepkimede hidrojenin basamağı 0’dan +1’e yükselirken klorunki 0’dan −1’e iner. Böylece elektron alışını ayrıca yazmadan da klorun indirgenen element olduğu belirlenebilir. Kural kısa biçimde şöyle özetlenir: Yükseltgenme basamağı azalırsa indirgenme, artarsa yükseltgenme vardır.

İndirgenen madde ile indirgen madde arasındaki fark

İndirgenen madde, tepkime sırasında elektron alan ve yükseltgenme basamağı azalan maddedir. İndirgen madde ise başka bir maddenin elektron almasını sağlayan, yani ona elektron veren maddedir. Bu nedenle indirgen madde kendi elektronlarını verdiği için kendisi yükseltgenir.

Sodyum ile klorun tepkimesinde klor elektron alan türdür; bu yüzden indirgenen maddedir. Sodyum elektron verdiği için indirgen maddedir. Sodyumun yükseltgenmesi, klorun indirgenmesine neden olur. İsimler arasındaki farkın nedeni, maddelerin tepkimedeki rolleridir: “indirgenen” madde kendi başına gerçekleşen değişimi, “indirgen” madde ise karşı tür üzerindeki etkisini belirtir.

Aynı ayrım yükseltgenme basamaklarıyla da yapılabilir. Na’nın basamağı 0’dan +1’e çıktığı için Na indirgen maddedir ve kendisi yükseltgenmiştir. Cl’nin basamağı 0’dan −1’e indiği için Cl2 indirgenen maddedir. İndirgen madde ile indirgenen madde aynı kavram değildir; biri elektron veren, diğeri elektron alan taraftır. İndirgen ve yükseltgen maddelerin tepkime gücü ise ayrı bir konudur.

İndirgenme ve yükseltgenmenin birlikte gerçekleşmesi

İndirgenme, bir redoks tepkimesinde yükseltgenmeden bağımsız olarak gerçekleşmez. Bir tür elektron alıyorsa bu elektronları başka bir tür vermelidir; elektron veren tür yükseltgenir. Bu nedenle aynı tepkimede indirgenen ve yükseltgenen türler birlikte bulunur.

Örneğin hidrojen ile klorun HCl oluşturduğu tepkimede hidrojenin yükseltgenme basamağı 0’dan +1’e çıkar ve hidrojen yükseltgenir. Klorun basamağı 0’dan −1’e iner ve klor indirgenir. Bir olayın gerçekleşmesi diğerini tamamlar: hidrojenin verdiği elektronlar klor tarafından alınır. Yükseltgenme kavramının ayrıntılı açıklaması ayrı bir başlıkta ele alınır.

İndirgenmeyi tepkime üzerinde belirleme

Bir tepkimede hangi türün indirgendiğini bulmak için iki temel yol izlenebilir. İlk olarak elektron alışına bakılır: Elektron alan tür indirgenendir. Elektron alışverişi açık biçimde gösterilmiyorsa tepkime öncesi ve sonrası yükseltgenme basamakları karşılaştırılır; basamağı azalan elementin bulunduğu tür indirgenmiştir.

Na + Cl2 tepkimesi bu yönteme örnektir. Na elementel hâlde 0 basamağındadır ve NaCl’de +1’e çıkar; bu nedenle Na yükseltgenmiştir ve elektron veren indirgen maddedir. Cl2’de klorun basamağı 0’dır, NaCl’de −1 olur; basamak azaldığı için klor indirgenmiştir ve Cl2 indirgenen maddedir. Aynı sonuca klorun elektron alan taraf olduğunu belirleyerek de ulaşılır.

İnceleme yaparken yalnızca bir elementin değil, tepkimeye giren elementlerin yükseltgenme basamaklarının tamamı karşılaştırılmalıdır. En az bir elementin basamağı azalıyor ve başka bir elementinki artıyorsa tepkime redoks özelliği taşır. Yarı tepkime yöntemiyle elektron eşitleme ve redoks tepkimelerinin denkleştirilmesi bu makalenin kapsamı dışındadır.