Back to chapter

4.10:

Реакции окисления-восстановления.

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Oxidation-Reduction Reactions

Languages

Share

Определенные жизненно важные процессы, включая фотосинтез, горение и коррозию, относятся к классу реакций, называемых окислительно-восстановительными или редокс реакциями. Редокс-реакции состоят из двух одновременных процессов:окисления и восстановления. Термин окисление”означает увеличение степени окисления, что соответствует потере электронов, в то время как восстановление означает уменьшение степени окисления, что соответствует увеличению количества электронов.Чтобы запомнить роль электронов, используйте аббревиатуру ОО ВВ, которая означает:окисление отдает, восстановление возвращает”Окисление и восстановление взаимодополняющие процессы. В окислительно-восстановительной реакции между двумя реагентами один реагент отдает электроны и окисляется, в то время как другой реагент принимает электроны и восстанавливается. Рассмотрим окислительно-восстановительную реакцию между калием щелочным металлом и хлором, неметаллом.Нейтральный атом калия теряет электрон и становится ионом калия. Калий окисляется, и его заряд увеличивается с нуля в нейтральном атоме до единицы плюс в катионе. Нейтральный атом хлора принимает электрон и становится хлорид-ионом.Хлор восстанавливается, и его заряд уменьшается с нуля в нейтральном атоме до единицы минус в анионе. Поскольку калий отдает электрон, он является восстановителем. Хлор принимает электрон, поэтому он является окислителем.Окислительно-восстановительный процесс приводит к образованию хлорида калия. Обычно в окислительно-восстановительных реакциях между щелочными или щелочноземельными металлами и неметаллами металл окисляется, а неметалл восстанавливается с образованием ионного соединения за счет полного переноса электрона. Это часто подходит и для реакций между другими металлами или амфотерными элементами и неметаллами, однако бывают и исключения.Другой пример окислительно-восстановительного процесса образование газообразного хлористого водорода. Здесь оба реагента водород и хлор неметаллы, поэтому полного переноса электронов не происходит. Вместо этого водород образует общую электронную пару с хлором с частичным или формальным переносом электрона.Таким образом, при образовании хлористого водорода, водород окисляется и приобретает частичный положительный заряд, а хлор восстанавливается и приобретает частичный отрицательный заряд. Поскольку происходят процессы как окисления, так и восстановления, это является окислительно-восстановительной реакцией. Как правило, окислительно-восстановительные реакции между неметаллами включают частичный перенос электронов между элементами с образованием ковалентного соединения.

4.10:

Реакции окисления-восстановления.

Реакции окисления–восстановления

Атмосфера Земли содержит около 20% молекулярного кислорода, O2, химически реактивного газа, который играет важную роль в метаболизме аэробных организмов и во многих экологических процессах, формирующих мир. Термин окисление изначально использовался для описания химических реакций, связанных с O2, но его значение эволюционировал, чтобы относиться к широкому и важному классу реакции, известному как окислительно-восстановительные (окислительно-восстановительные) реакции.  

Некоторые окислительно-восстановительные реакции включают перенос электронов между видами реагента для получения ионных продуктов, например, такие как реакция натрия и хлора для получения хлорида натрия:

Полезно посмотреть процесс в отношении каждого отдельного реагента, то есть представить судьбу каждого реагента в виде уравнения, называемого полуреакцией:

Эти уравнения показывают, что атомы Na теряют электроны, в то время как атомы CL (в молекуле Cl2) приобретают электроны, “s” подписывается на результирующие ионы, означающие, что они присутствуют в виде твердого ионного соединения. Для окислительно-восстановительных реакций такого рода потери и усиление электронов определяют взаимодополняющие процессы, которые происходят:

окисление = потеря электронов

восстановление = приобретение электронов

В этой реакции натрий окисляется и хлор подвергается восстановлению (редукции). С более активной точки зрения натрий функционирует как восстановитель (редуктор), так как он обеспечивает электроны (или уменьшает заряд) хлора. Аналогично, хлор действует как окислитель, так как эффективно удаляет электроны из натрия.

восстановитель = окисленное вещество

окислитель = восстановленное вещество

В целом, окислитель получает электрон от восстанавливающего агента, а сам восстанавливается. Заряд окислителя становится более отрицательным. Аналогичным образом восстанавливающего вещества теряет электрон окислителя и сам окисляется. Заряд восстановителя становится более положительным.

Некоторые окислительные процессы, однако, не включают передачу электронов. Рассмотрим, например, реакцию, аналогичную реакции, дакоторая дает NaCl:

Произведение этой реакции — ковалентное соединение, поэтому передача электронов в явном смысле не вовлечена. Для уточнения сходства этой реакции с предыдущей и разрешения однозначного определения окислительно-восстановительных реакций определено свойство под названием степень окисления.  

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 4.2: Классификация химических реакций.