Окислительно-восстановительные реакции

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции — это химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующимся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

Содержание 1 Описание 1.1 Окисление 1.2 Восстановление 1.3 Окислительно-восстановительная пара 2 Виды окислительно-восстановительных реакций 3 Примеры 3.1 Окислительно-востановительная реакция между водородом и фтором 3.2 Реакции без и с изменением степени окисления 3.3 Окисление, восстановление 4 См. также

[править] Описание

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, т. е. окисляется; окислитель присоединяет электроны, т. е. восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.

[править] Окисление

При окисле́нии вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Атомы окисляемого вещества, назваются донорами электронов, а атомы окислителя — акцепторами электронов.

В некоторых случаях при окислении молекула исходного вещества может стать нестабильной и распасться на более стабильные и более мелкие составные части. При этом некоторые из атомов получившихся молекул имеют более высокую степень окисления, чем те же атомы в исходной молекуле.

Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряжённый восстановитель:

окислитель + e⁻ ↔ сопряжённый восстановитель.

[править] Восстановление

Восстановле́нием называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.

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

Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряжённый окислитель:

восстановитель - e⁻ ↔ сопряжённый окислитель.

[править] Окислительно-восстановительная пара

Совокупность окислителя (восстановителя) с продуктом его превращения составляет сопряжённую окислительно-восстановительную пару, а её взаимопревращение является полуреакцией восстановления (окисления).

В любой окислительно-восстановительной реакции принимают участие две сопряжённые окислительно-восстановительные пары, между которыми имеет место конкуренция за электроны, в результате чего протекают две полуреакции: одна связана с присоединением электронов, т. е. восстановлением, другая — с отдачей электронов, т. е. окислением.

Следует помнить, что во многих случаях окислительно-восстановительных реакций происходит не полный перенос электронов, а только смещение электронного облака от одного атома к другому. Однако на практике при записи уравнений окислительно-восстановительных реакций этот факт существенного значения не имеет.

[править] Виды окислительно-восстановительных реакций

• межмолекулярные;
• внутримолекулярные, в том числе реакции диспропорционирования;
• автоокисление.

[править] Примеры

[править] Окислительно-востановительная реакция между водородом и фтором

H₂ + F₂ → 2HF

Разделяется на две полуреакции:

1. Окисление:

   H₂ → 2H⁺ + 2e⁻

2. Восстановление:

   F₂ + 2e^- → 2F⁻

[править] Реакции без и с изменением степени окисления

Существует два типа химических реакций:

1. Реакции, в которых не изменяется степень окисления элементов:

1. 1. Реакции присоединения

      SO2 + Na2O ® Na2SO3

   2. Реакции разложения

      Cu(OH)2 –t°® CuO + H2O

   3. Реакции обмена

      AgNO3 + KCl ® AgCl¯ + KNO3

      NaOH + HNO3 ® NaNO3 + H2O

2. Реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих соединений:

   2Mg0 + O20 ® 2Mg+2O-2

   2KCl+5O3-2 –t°® 2KCl-1 + 3O20

   2KI-1 + Cl20 ® 2KCl-1 + I20

   Mn+4O2 + 4HCl-1 ® Mn+2Cl2 + Cl20+ 2H2O

Такие реакции называются окислительно - восстановительными.

[править] Окисление, восстановление

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов - окисление. При окислении степень окисления повышается:

H20 - 2ē ® 2H+

S-2 - 2ē ® S0

Al0 - 3ē ® Al+3

Fe+2 - ē ® Fe+3

2Br - - 2ē ® Br20

Процесс присоединения электронов - восстановление: При восстановлении степень окисления понижается.

Mn+4 + 2ē ® Mn+2

S0 + 2ē ® S-2

Cr+6 +3ē ® Cr+3

Cl20 +2ē ® 2Cl-

O20 + 4ē ® 2O-2

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

[править] См. также

• Окислитель
• Восстановитель
• Электролиз
• Электрохимия
• Окислительно-восстановительные реакции в биохимии