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:

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОФ ПЛЕНОК

News image

Интересно отметить, что в связи с тем, что эффект «пленочной глазури» улучшает внешний вид товара и защищает от пыли, ПОФ-пленки используют для упак...

ELECLEAR – прозрачные токопроводящие пленки

News image

В течение следующих нескольких лет ожидается расширение рынка сенсорных панелей примерно на 30 процентов. Один только этот рынок потребляет 2,5 милл...

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ LANXESS НА МОСКОВСКОЙ ВЫСТАВКЕ

News image

LANXESS – один из самых современных крупных производителей полимеров, представляющих свой каучуковый бизнес в качестве основного. Компания продолжае...

ПРОБЛЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ

News image

- повышенная химическая стойкость в различных промышленных средах; - улучшенные физико-механические характеристики для ответственных узлов машин и ...

Новые продукты оргсинтеза:

НОБЕЛЕВСКАЯ ПО ХИМИИ: холодный свет живого

News image

Лауреатами Нобелевской премии по химии за 2008 г. стали японец Осаму Шимомура (Osamu Shimomura) и американцы Мартин Чэлфи (Martin Chalfie) и Роджер Циен (Roger Y. Tsien), сообщается в пресс-релизе Н...

ЛИМОННАЯ КИСЛОТА: свойства, применение, рынок

News image

Специалисты утверждают, что, она содержится, по крайней мере, в половине всех пищевых продуктов. Не случайно по объему производства лимонная кислота является одним из главных продуктов микробного си...

НОВЫЕ ЗАМЕНИТЕЛИ АРЕ

News image

Кроме того, алкилфенолэтоксилаты применяют в производстве универсальных пигментных концентратов. Это водно-дисперсионные пигментные пасты, предназначенные для колеровки как водно-дисперсионных, так ...

Авторизация



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

Великие химики:

ВИНКЛЕР (Winkler), Клеменс Александр

News image

Немецкий химик Клеменс Александр Винклер родился во Фрейберге; его отец был химиком-металлургом. После окончания реального училища в Дрездене и реме...

НАТТА (Natta), Джулио

News image

Итальянский химик Джулио Натта родился в семье известного адвоката и судьи Франсиско Натта и Елены (Чреспи) Натта в Империи, курортном городке на по...

Институты химии:

Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева

News image

Учреждение Российской академии наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН (ИНХС РАН) был создан в...

Учреждение Российской академии наук Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН

News image

Институт металлоорганической химии создан в 1988 г. Институт участвует в программах РАН Разработка методов получения химических веществ и созда...