Поиск

Инструменты

На других языках

Окислительно-восстановительные реакции

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

Содержание

1 Описание
2 Виды окислительно-восстановительных реакций
3 Примеры
4 См. также

[править] Описание

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть 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;
диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление).

[править] Примеры

[править] Окислительно-востановительная реакция между водородом и фтором

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

Разделяется на две полуреакции:

1) Окисление:

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

2) Восстановление:

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

[править] Реакции без и с изменением степени окисления

Существует два типа химических реакций:

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

а) Реакции присоединения:

$\stackrel{+4}{\mbox {S}} \stackrel{-2}{\mbox {O}}_{2} + \stackrel{+1}{\mbox {Na}}_{2} \stackrel{-2}{\mbox {O}} ~ \rightarrow ~ \stackrel{+1}{\mbox {Na}}_{2} \stackrel{+4}{\mbox {S}} \stackrel{-2}{\mbox {O}}_{3}$

б) Реакции разложения:

$\stackrel{+2}{\mbox {Cu}} ( \stackrel{-2}{\mbox {O}} \stackrel{+1}{\mbox {H}} ) _{2} ~ \stackrel{t^\circ}{\rightarrow} ~ \stackrel{+2}{\mbox {Cu}} \stackrel{-2}{\mbox {O}} + \stackrel{+1}{\mbox {H}}_{2} \stackrel{-2}{\mbox {O}}$

в) Реакции обмена:

$\stackrel{+1}{\mbox {Ag}} \stackrel{+5}{\mbox {N}} \stackrel{-2}{\mbox {O}}_{3} + \stackrel{+1}{\mbox {K}} \stackrel{-1}{\mbox {Cl}} ~ \rightarrow ~ \stackrel{+1}{\mbox {Ag}} \stackrel{-1}{\mbox {Cl}} \downarrow + \stackrel{+1}{\mbox {K}} \stackrel{+5}{\mbox {N}} \stackrel{-2}{\mbox {O}}_{3}$

$\stackrel{+1}{\mbox {Na}} \stackrel{-2}{\mbox {O}} \stackrel{+1}{\mbox {H}} + \stackrel{+1}{\mbox {H}} \stackrel{+5}{\mbox {N}} \stackrel{-2}{\mbox {O}}_{3} ~ \rightarrow ~ \stackrel{+1}{\mbox {Na}} \stackrel{+5}{\mbox {N}} \stackrel{-2}{\mbox {O}}_{3} + \stackrel{+1}{\mbox {H}}_{2} \stackrel{-2}{\mbox {O}}$

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

$\stackrel{0}{\mbox {N}}_{2} + 3\stackrel{0}{\mbox {H}}_{2} ~ \leftrightarrows ~ 2\stackrel{-3}{\mbox {N}} \stackrel{+1}{\mbox {H}}_{3}$

$\stackrel{+3}{\mbox {Fe}}_{2} {\mbox {O}}_{3} + \stackrel{0}{\mbox {C}} ~ \stackrel{t^\circ}{\rightarrow} ~ \stackrel{0}{\mbox {Fe}} + \stackrel{+2}{\mbox {C}} {\mbox{O}} \uparrow$

$4 {\mbox {K}} \stackrel{+5}{\mbox {Cl}} {\mbox {O}}_{3} ~ \stackrel{t^\circ}{\rightarrow} ~ {\mbox {K}} \stackrel{-1}{\mbox {Cl}} + 3 {\mbox {K}} \stackrel{+7}{\mbox {Cl}} {\mbox {O}}_{4}$

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:

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

${\mbox {S}}^{2-} - 2{\mbox {e}}^{-} \rightarrow {\mbox {S}}^{0} \downarrow$