Ένας αναγωγικός παράγοντας είναι ένας όρος στη χημεία που αναφέρεται σε ένα άτομο που δίνει ηλεκτρόνια σε μια αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής. Το άτομο που αποκτά αυτά τα ηλεκτρόνια λέγεται ότι είναι ανηγμένο. Το ανηγμένο άτομο ονομάζεται οξειδωτικός παράγοντας. παίρνει ηλεκτρόνια από το οξειδωμένο άτομο, το οποίο είναι ένα άλλο όνομα για τον αναγωγικό παράγοντα.
Εάν ένα ηλεκτρόνιο εγκαταλείψει ένα άτομο, πρέπει να πάει κάπου αλλού, επομένως οι διαδικασίες οξείδωσης και αναγωγής πάνε χέρι-χέρι. Μαζί, σχηματίζουν μια κατηγορία αντιδράσεων που ονομάζονται αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής, επίσης γνωστές ως αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Αυτές οι αντιδράσεις δημιουργούν μια ροή ηλεκτρονίων, επομένως έχουν ηλεκτρικό δυναμικό.
Οι επιστήμονες μπορούν να αξιοποιήσουν το δυναμικό των αντιδράσεων οξείδωσης-αναγωγής για τη δημιουργία ηλεκτρισμού. Αυτή είναι η ιδέα πίσω από την μπαταρία πατάτας, ένα κοινό επιστημονικό πείραμα. Ο πειραματιστής βάζει έναν μόλυβδο ψευδαργύρου και έναν χάλκινο μόλυβδο στην πατάτα. Τα ελεύθερα επιπλέοντα ιόντα στην πατάτα διευκολύνουν τη ροή ηλεκτρονίων μεταξύ των δύο απαγωγών αποτρέποντας τη συσσώρευση θετικού φορτίου γύρω από τις απαγωγές που θα σταματούσε την αντίδραση. Τα ηλεκτρόνια ρέουν από τον μόλυβδο που δρα ως αναγωγικός παράγοντας στον μόλυβδο που δρα ως οξειδωτικός παράγοντας. Στη διαδικασία, άτομα από τον αναγωγικό μόλυβδο εισέρχονται στο διάλυμα της πατάτας, ενώ τα ιόντα που περιβάλλουν τον οξειδωτικό μόλυβδο μετατρέπονται σε μέταλλο στην επιφάνεια του αρχικού μολύβδου.
Εάν ένα άτομο είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας σε μια αντίδραση, θα ήταν αναγωγικός παράγοντας εάν η αντίδραση αντιστρεφόταν. Το αν ένα άτομο δρα ως οξειδωτικό ή αναγωγικό παράγοντα εξαρτάται από την κατεύθυνση στην οποία η αντίδραση είναι αυθόρμητη. Οι αντιδράσεις συμβαίνουν αυθόρμητα εάν τα προϊόντα τους είναι σχετικά πιο σταθερά από τα αντιδραστήριά τους. Οι επιστήμονες μπορούν να προβλέψουν τον αυθορμητισμό των αντιδράσεων οξείδωσης-αναγωγής με βάση το ηλεκτρικό τους δυναμικό.
Για να αξιολογήσουν μια πιθανή αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής, οι επιστήμονες διασπούν πρώτα την αντίδραση σε μισές αντιδράσεις, οι οποίες αντιπροσωπεύουν την απώλεια ηλεκτρονίων ή τη μείωση. Στην περίπτωση της πατάτας, ο ψευδάργυρος και ο χαλκός μπορούν και οι δύο να σχηματίσουν ιόντα με φορτίο θετικό 2. Έτσι, οι μισές αντιδράσεις είναι Zn+2 + 2e- –> Zn και Cu+2 + 2e- –> Cu.
Το επόμενο βήμα είναι να βρείτε την κατεύθυνση της ροής των ηλεκτρονίων. Ο πειραματιστής το κάνει αυτό χρησιμοποιώντας έναν πίνακα τυπικών αναγωγικών δυναμικών, ο οποίος δίνει ένα δυναμικό για κάθε μισή αντίδραση. Εάν η φορά της μισής αντίδρασης αντιστραφεί, το δυναμικό της έχει το ίδιο μέγεθος, αλλά το πρόσημό της αλλάζει. Το δυναμικό για τη μισή αντίδραση του ψευδαργύρου είναι -0.76 βολτ, ενώ του χαλκού είναι 0.34 βολτ.
Αυτό σημαίνει ότι ο ψευδάργυρος είναι ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας από τον χαλκό, επομένως σε αυτήν την αντίδραση ο ψευδάργυρος δρα ως αναγωγικός παράγοντας. Η συνολική αντίδραση στη μπαταρία πατάτας είναι Zn + Cu+2 –> Zn+2 + Cu, η οποία παράγει 1.10 volt ηλεκτρικής ενέργειας στο καλώδιο που συνδέει τα καλώδια. Ωστόσο, εάν ο μόλυβδος ψευδάργυρου αντικαθιστούσε με ασημένιο μόλυβδο, τότε ο χαλκός θα ήταν ο αναγωγικός παράγοντας, καθώς η μισή αντίδραση του αργύρου, Ag+ + e-, έχει τυπικό δυναμικό μείωσης 0.80 βολτ. Η μπαταρία θα παράγει 0.46 βολτ.