Современная химия




Теория окислительно-восстановительных реакций

теория окислительно-восстановительных реакций

Все химические реакции можно разделить на два типа. К первому из них относятся реакции, протекающие без изменения степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

Например:

=

=

Как видно, степень окисления каждого из атомов до и после реакции осталась без изменения.

Ко второму типу относятся реакции, идущие с изменением степени окисления атомов реагирующих веществ.

Например:

=

=

Здесь в первой реакции атомы хлора и кислорода, а во второй - атомы брома и хлора изменяют степень окисления.

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными.

Изменение степени окисления связано с оттягиванием или перемещением электронов.

Окислительно-восстановительные реакции - самые распространен­ные и играют большую роль в природе и технике.

Рассмотрим основные положения теории окислительно-восстановительных реакций.

1. Окислением называется процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом.

Например:

Al – 3e - = Al3+ Fe2+ - e- = Fe3+

H2 – 2e- = 2H+ 2Cl - - 2e- = Cl2

При окислении степень окисления повышается.

2. Восстановлением называется процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом.

Например:

S + 2е - = S2- Сl2 + 2е - = 2Сl- Fe3+ + e - = Fe2+

При восстановлении степень окисления понижается.

3. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны называются восстановителями. Во время реакции они окисляются. Ато­мы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями. Во время реакции они восстанавливаются. Так как атомы, молекулы и ионы входят в состав определенных ве­ществ, то и эти вещества соответственно называются восстановителями или окислителями.

4. Окисление всегда сопровождается восстановлением, и наоборот, восстановление всегда связано с окислением, что можно выразить уравнениями:

Восстановитель – е - Окислитель

Окислитель + е - Восстановитель

Поэтому окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов - окисления и восстановле­ния.

Число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем.

При этом, независимо от того, переходят ли электроны с одного атома на другой полностью или же лишь частично оттягиваются к одному из атомов, условно говорят только об отдаче и присоединении электронов.

Процессы окисления и восстановления можно физически отделить друг от друга и осуществить перенос электронов по внешней электрической цепи. Пусть в стакан 2 налит раствор иодида калия КI , а в стакан 4 - раствор хлорида железа (III) FeСl3. Растворы соединены между собой так называемым «электролитическим ключом» 3 – U-образной трубкой, заполненной раствором хлорида калия КCl, обеспечивающим ионную проводимость. В растворы опущены платиновые электроды 1 и 5. Если замкнуть цепь, включив в нее чувствительный амперметр, то по отклонению стрелки можно будет наблюдать прохождение электрического тока и его направление. Электроны перемещаются от электрода с раствором иодида калия к электроду с раствором хлорида железа (III), т.е. от восстановителя - ионов I - - к окислителю – ионам Fe3+. При этом ионы I- окисляются до молекул иода I2, а ионы Fе3+ восстанавли­ваются до ионов железа (II) Fe2+. Через некоторое время продукты реакций можно обнаружить характерными реакциями: иод - раствором крахмала, а ионы Fe2+ - раствором гексациано-(II) феррата калия (красной кровяной соли) К3[Fе(СN)6].

Приведенная на рисунке схема представляет собой гальванический элемент, построенный на основе окислительно-восстановительной реакции. Он состоит из двух полуэлементов: в первом протекает процесс окисления восстановителя:

2I - - 2e - = I2

а во втором - процесс восстановления окислителя:

Fe3+ + е - = Fe2+

Поскольку эти процессы протекают одновременно, то, умножив последнее уравнение на коэффициент 2 (для уравнивания числа от­данных и присоединенных электронов) и суммируя почленно приве­денные уравнения, получим уравнение реакции:

2I - + 2Fe3+ = I2 + 2Fe2+

или

2KI + 2FeCl3 = I2 + 2FeCl2 + 2KCl

Всякая окислительно-восстановительная реакция может служить источником электрического тока, если она протекает в гальваническом элементе.

Важнейшие восстановители и окислители

Восстановители

Окислители

Металлы, водород, уголь

Оксид углерода (II) CO

Сероводород H2S, оксид серы (IV) SO2, сернистая кислота H2SO3 и ее соли

Иодоводородная кислота HI, бромоводородная кислота HBr, соляная кислота HCl

Хлорид олова (II) SnCl2, сульфат железа (II) FeSO4, сульфат марганца (II) MnSO4, сульфат хрома (III) Cr2(SO4)3

Азотистая кислота HNO2, аммиак NH3, гидразин N2H4, оксид азота (II) NO

Фосфористая кислота H3PO3

Альдегиды, спирты, муравьиная и щавелевая кислоты, глюкоза

Катод при электролизе

Галогены

Перманганат калия KMnO4, манганат калия K2MnO4, оксид марганца (IV) MnO2

Дихромат калия K2Cr2O7, хромат калия K2CrO4

Азотная кислота HNO3

Кислород O2, озон О3,

пероксид водорода Н2О2

Серная кислота H2SO4 (конц.), селеновая кислота H2SeO4

Оксид меди (II) CuO, оксид серебра (I) Ag2O, оксид свинца (IV) PbO2

Ионы благородных металлов

(Ag+, Au3+ и др.)

Хлорид железа (III) FeCl3

Гипохлориты, хлораты и перхлораты

Царская водка, смесь концентрированной азотной и плавиковой кислот

Анод при электролизе

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

«ТНК АЛЬФАБИТ»: ТНК представила ПБВ

News image

При соблюдении технологии укладки битум позволяет увеличить гарантированный срок службы дороги с 2-3 до 7-10 лет по сравнению с обычными битумами бе...

ПОКРЫТИЯ из ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИДА (PVDF)

News image

PVDF обладает долговременной устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, прекрасной устойчивостью к воздействию сильнодействующих химических...

АМОРТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН

News image

Пенополиуретан широко используется благодаря его высоким амортизирующим свойствам, продолжительному сроку службы и хорошей формуемости. Но, с другой...

РАЗВИТИЕ RFID-ТЕХНОЛОГИЙ: листы двухмерной коммуникации

News image

Сети передачи данных стали неотъемлемым средством связи в повседневной жизни. Традиционная коммуникационная технология представлена двумя типами: од...

Новые продукты оргсинтеза:

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРАХМАЛА

News image

Этот процесс называется осахариванием и может происходить под действием ферментов или минеральных кислот (HCl, H2SO4). Крахмалу свойственно набухание – это способность медленно и в определенной м...

ФУМАРОВАЯ КИСЛОТА

News image

Продукт не токсичен. Фумаровая кислота широко используется в кормлении птицы. Установлено 5 основных функций фумаровой кислоты в организме птицы: 1. Легкодоступный источник и активатор образовани...

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ФАРМИННОВАЦИИ

News image

Лабораторная технология получения наноразмерных противоопухолевых лекарственных средств разработана в Российском онкологическом научном центре им. Н.Н. Блохина РАМН

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Теоретические основы химии - Теория окислительно-восстановительных реакций

Великие химики:

КАРРЕР (Karrer), Пауль

News image

Швейцарский химик Пауль Каррер родился в Москве, в России, где его отец, в честь которого он был назван Паулем, работал дантистом. Когда мальчику бы...

ВЕРНЕР (Werner), Альфред

News image

Швейцарский химик Альфред Вернер родился в г. Мюлузе, расположенном во французской провинции Эльзас. Он был последним из четырех детей токаря Жана А...

Институты химии:

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН

News image

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН организован в 1957 году в соответствии с Постановлением АН СССР № 607 от 09

Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН

News image

Иркутский институт химии СО РАН находится в ряду крупнейших в России центров фундаментальных исследований в области органической и элементоорганичес...