Окислительно-восстановительная реакция

Окислительно-восстановительная реакция ( зам. окислительно-восстановительная реакция ) - химическая реакция, которая происходит с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагентов, и реализуется перераспределением электронов между атомом - окислителем и атомом - восстановителем.


1. Описание

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдает электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причем любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений - окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва друг от друга.

\ Mathrm {A \ longrightarrow A ^ + e ^ -}
Окисление : Вещество A как восстановитель отдает один электрон.
\ Mathrm {B + e ^ - \ longrightarrow B ^ -}
Восстановление : Вещество В качестве окислитель принимает электрон.
\ Mathrm {A + B \ longrightarrow A ^ + B ^ -}
Окислительно-восстановительная реакция: Вещество А отдает электрон веществе В.

2. Окисление

При окислении вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Атомы окислителя называются акцепторами электронов в противовес атомам восстановителя, что теряют электроны и поэтому называются донорами. В некоторых случаях, молекула исходного соединения может стать нестабильной и распасться на более стабильные и более мелкие составляющие. При этом некоторые из атомов имеют более высокий степень окисления, чем те же атомы в исходной молекуле.

Окислитель, когда принимает электроны, приобретает восстановительных свойств и превращается в сопряженный восстановитель

окислитель + e-↔ сопряженный восстановитель.

3. Восстановление

При восстановлении атомы и ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение степени окисления элемента. Примеры: восстановление оксидов металлов до свободных металлов с помощью водорода, углерода, других веществ, восстановление органических кислот в альдегиды и спирты; гидрогенизация жиров и др..

Восстановитель, что отдает электроны, приобретает окислительных свойств и превращается в сопряженный окислитель :

восстановитель - e-↔ сопряженный окислитель.

4. Виды окислительно-восстановительных реакций

  • межмолекулярные - реакции, в которых атомы, которые восстанавливаются и окисляются находятся в разных молекулах, например:
\ Mathrm {H_2S + Cl_2 \ longrightarrow S + 2HCl}
  • внутримолекулярные - реакции, в которых атомы, которые восстанавливаются и окисляются находятся в одной и той же самой молекуле, например:
\ Mathrm {2H_2O \ longrightarrow 2H_2 \ uparrow + O_2 \ uparrow}
  • репропорционування (компропорционування)
\ Mathrm {NH_4NO_3 \ longrightarrow N_2O + 2H_2O}
\ Mathrm {Cl_2 + H_2O \ longrightarrow HClO + HCl}

5. Примеры

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим.

5.1. Окисление

Процесс отдачи электронов - окисления. При этом степень окисления повышается:

{\ Mbox {H}} _ {2} ^ {0} - 2 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow 2 {\ mbox {H}} ^ {+}
{\ Mbox {S}} ^ {-2} - 2 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow {\ mbox {S}} ^ {0} \ downarrow
{\ Mbox {Al}} ^ {0} - 3 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow {\ mbox {Al}} ^ {+3}
{\ Mbox {Fe}} ^ {+2} - {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow {\ mbox {Fe}} ^ {+3}
2 {\ mbox {Hal}} ^ {-} - 2 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow {\ mbox {Hal}} _ {2} ^ {0}

5.2. Восстановление

Процесс присоединения электронов - восстановления. При этом степень окисления понижается:

{\ Mbox {Hal}} _ {2} ^ {0} + 2 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow 2 {\ mbox {Hal}} ^ {-}
{\ Mbox {O}} _ {2} ^ {0} + 4 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow 2 {\ mbox {O}} ^ {-2}
{\ Mbox {Mn}} ^ {+7} + 5 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow {\ mbox {Mn}} ^ {+2}
{\ Mbox {Mn}} ^ {+4} + 2 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow {\ mbox {Mn}} ^ {+2}
{\ Mbox {Cr}} ^ {+6} + 6 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow 2 {\ mbox {Cr}} ^ {+3}

5.3. Окислительно-восстановительная реакция между водородом и фтором

\ Stackrel {0} {\ mbox {H}} _ {2} + \ stackrel {0} {\ mbox {F}} _ {2} \ rightarrow 2 \ stackrel {+1} {\ mbox {H}} \ stackrel {-1} {\ mbox {F}}

Делится на две полуреакции:

1) Окисление :

{\ Mbox {H}} _ {2} ^ {0} - 2 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow 2 {\ mbox {H}} ^ {+}

2) Восстановление :

{\ Mbox {F}} _ {2} ^ {0} + 2 {\ mbox {e}} ^ {-} \ rightarrow 2 {\ mbox {F}} ^ {-}

Атомы и ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны - восстановителями.


См.. также

Источники

  • М. Л. Глинки (1982). Общая химия (Учебник) (изд. 2-е, перераб. И доп.). Киев: "Высшая школа". с. 608.


Реторта Это незавершенная статья химии.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.