Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства thumbnail

Ñîåäèíåíèÿ ìàêñèìàëüíîé ñòåïåíè îêèñëåíèÿ, êîòîðîé îáëàäàåò äàííûé ýëåìåíò, ìîãóò â îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûõ ðåàêöèÿõ ÿâëÿòüñÿ òîëüêî îêèñëèòåëÿìè, à ñòåïåíü îêèñëåíèÿ ýëåìåíòà â äàííîì ñëó÷àå áóäåò òîëüêî ïîíèæàòüñÿ. Àòîìû ýëåìåíòîâ îòäàëè ñâîè âàëåíòíûå ýëåêòðîíû è ïîýòîìó ìîãóò òîëüêî ïðèíèìàòü ýëåêòðîíû.

Ìàêñèìàëüíàÿ ñòåïåíü îêèñëåíèÿ ýëåìåíòà ðàâíà íîìåðó ãðóïïû ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû.

Ñîåäèíåíèÿ ìàêñèìàëüíîé ñòåïåíè îêèñëåíèÿ ìîãóò áûòü òîëüêî âîññòàíîâèòåëÿìè, à ñòåïåíü îêèñëåíèÿ ýëåìåíòà áóäåò ïîâûøàòüñÿ.

 ñëó÷àå, åñëè ýëåìåíò íàõîäèòñÿ â ïðîìåæóòî÷íîé ñòåïåíè îêèñëåíèÿ, òî åãî àòîìû ìîãóò êàê ïðèíèìàòü, òàê è îòäàâàòü ýëåêòðîíû. Ýòî çàâèñèò îò óñëîâèé ðåàêöèè è âåùåñòâà, ñ êîòîðûì ïðîèñõîäèò âçàèìîäåéñòâèå.

Ñïîñîáíîñòü âñòóïàòü â ðåàêöèè, êàê ñ îêèñëèòåëÿìè, òàê è ñ âîññòàíîâèòåëÿìè íàçûâàåòñÿ îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíîé äâîéñòâåííîñòüþ.

Âåùåñòâà, îáëàäàþùèå îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíîé äâîéñòâåííîñòüþ ñïîñîáíû ê ðåàêöèè ñàìîîêèñëåíèÿ-ñàìîâîññòàíîâëåíèÿ. Ïðè ýòîì ÷àñòü àòîìîâ ýëåìåíòà ñ ïðîìåæóòî÷íîé ñòåïåíüþ îêèñëåíèÿ îòäàåò ýëåêòðîíû, à äðóãàÿ ÷àñòü èõ ïðèíèìàåò.

Ïðèìåð ðåàêöèè ñàìîîêèñëåíèÿ-ñàìîâîññòàíîâëåíèÿ:

Cl20 + 2NaOH = Na+1Cl-1 + Na+1Cl+1O-2 + H20O-2,

 äàííîì ñëó÷àå õëîð ÿâëÿåòñÿ è îêèñëèòåëåì è âîññòàíîâèòåëåì.

Ðåàêöèþ ñàìîîêèñëåíèÿ-ñàìîâîññòàíîâëåíèÿ íàçûâàþò ðåàêöèåé äèñïðîïîðöèîíèðîâàíèÿ.

  

Êàëüêóëÿòîðû ïî õèìèè

Õèìèÿ îíëàéí íà íàøåì ñàéòå äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ è óðàâíåíèé.
Êàëüêóëÿòîðû ïî õèìèè
  

Õèìèÿ 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ

Îñíîâíàÿ èíôîðìàöèÿ ïî êóðñó õèìèè äëÿ îáó÷åíèÿ è ïîäãîòîâêè â ýêçàìåíàì, ÃÂÝ, ÅÃÝ, ÎÃÝ, ÃÈÀ
Õèìèÿ 7,8,9,10,11 êëàññ, ÅÃÝ, ÃÈÀ
  

Îêèñëåíèå.

Îêèñëåíèå − ýòî ïðîöåññ ïåðåäà÷è ýëåêòðîíîâ âåùåñòâîì, êîòîðûé ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîâûøåíèåì ñòåïåíè îêèñëåíèÿ ýëåìåíòà.
Îêèñëåíèå.
  

Ðåàêöèè ñ èçìåíåíèåì ñòåïåíè îêèñëåíèÿ.

Õèìè÷åñêèå ðåàêöèè, ïðîòåêàþùèå ñ èçìåíåíèÿ ñòåïåíè îêèñëåíèÿ , ò.å. ðåàêöèÿ ïðîèñõîäèò ñ èçìåíåíèåì ÷èñëà ýëåêòðîíîâ, ïåðåìåùåííûõ îò îäíîãî àòîìà âçàèìîäåéñòâóþùåãî ýëåìåíòà.
Ðåàêöèè ñ èçìåíåíèåì ñòåïåíè îêèñëåíèÿ.

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 декабря 2017;
проверки требуют 30 правок.

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции (ОВР), также редокс (сокр. англ. redox, от reduction-oxidation — восстановление-окисление) — встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ (или ионов веществ), реализующимся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем (акцептором) и атомом-восстановителем (донором) .

Историческая справка[править | править код]

Издавна учёные полагали, что окисление — потеря флогистона (особого невидимого горючего вещества, термин которого ввел Иоганн Бехер), а восстановление — его приобретение. Но, после создания А. Лавуазье в 1777 году кислородной теории горения, к началу XIX века химики стали считать окислением взаимодействие веществ с кислородом, а восстановлением их превращения под действием водорода. Тем не менее в качестве окислителя могут выступать и другие элементы, например

В этой реакции окислитель — ион водорода[1] — H+, а железо выступает в роли восстановителя.

В соответствии с электронно-ионной теорией окисления-восстановления, разработанной Л. В. Писаржевским в 1914 г., окисление — процесс отщепления электронов от атомов или ионов элемента, который окисляется; Восстановлением называется процесс присоединения электронов к атомам или ионам элемента, каковой восстанавливается. Например, в реакции

атом цинка теряет два электрона, то есть окисляется, а молекула хлора присоединяет их, то есть восстанавливается.

Описание[править | править код]

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.[2]

Окисление[править | править код]

Окисление — процесс отдачи электронов с увеличением степени окисления.

При окисле́нии у веществ в результате отдачи электронов увеличивается степень окисления. Атомы окисляемого вещества называются 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 (см. Свободные радикалы). При этом некоторые из атомов получившихся молекул имеют более высокую степень окисления, чем те же атомы в исходной молекуле.

Читайте также:  Какими свойствами можно охарактеризовать объекты ручка для письма

Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряжённый окислитель (сам процесс называется окислением):

восстановитель — e− ↔ сопряжённый окислитель.

Несвязанный, свободный электрон является сильнейшим восстановителем.

Восстановление[править | править код]

Восстановле́ние — процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.

При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение 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.

Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряжённый восстановитель (сам процесс называют восстановлением):

окислитель + e− ↔ сопряжённый восстановитель.

Окислительно-восстановительная пара[править | править код]

Окислитель и его восстановленная форма, либо восстановитель и его окисленная форма составляет сопряжённую окислительно-восстановительную пару, а их взаимопревращения являются окислительно-восстановительными полуреакциями.

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, то есть восстановлением, другая — с отдачей электронов, то есть окислением.

Виды окислительно-восстановительных реакций[править | править код]

Межмолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных
веществ, например:

Внутримолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:

Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например:

Репропорционирование (конпропорционирование) — реакции, в которых из двух различных степеней окисления одного и того же элемента получается одна степень окисления:

Примеры[править | править код]

Окислительно-восстановительная реакция между водородом и фтором

Разделяется на две полу-реакции:

1) Окисление:

2) Восстановление:

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

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

Для нахождения пропорции веществ, вступающих в химическую реакцию, часто требуется уравнять ОВР. Уравнивание ОВР сводится к нахождению стехиометрических коэффициентов (то есть, количества молей каждого соединения). Стехиометрические коэффициенты могут принимать только значения целых величин от 1 и выше, дробные стехиометрические коэффициенты допускаются лишь в некоторых случаях записи термохимических уравнениях из курса физической химии. Различают два методы уравнивания ОВР: метод полуреакций и метод электронного баланса. Метод электронного баланса более прост и используется в случае протекания реакции в газообразной среде (например, процессы горения или термического разложения соединений). Метод полуреакций более сложен и используется в случае протекания реакции в жидкой среде. Метод полуреакций оперирует не свободными атомами и одноатомными ионами, а реально существующими в растворе частицами, образовавшимися в результате процессов растворения и/или диссоциации реагирующих веществ. Оба метода занимают важное место в базовом курсе общей и неорганической химии, изучаемом студентами различных учебных заведений[3].

Примечания[править | править код]

  1. ↑ В этом, как и во многих других случаях водород рассматривают как помещённый в VII группе периодической системы химических элементов над галогенами-окислителями.
  2. ↑ Несущественно, переходят ли электроны с одного атома на другой вполне (ионная связь) или же только более или менее оттягиваются (полярная ковалентная связь). Поэтому в данном случае мы будем говорить об отдаче или присоединении электронов независимо от действительного типа валентной связи. В общем, окислительно-восстановительные процессы можно определить как реакции, связанные с переходом электронов от одних атомов к другим. То есть валентности [ковалентных молекулярных соединений] в этих реакциях выступают как степени окисления. Более строго, в узком смысле под степенью окисления имеется в виду в том числе и валентности.
  3. ↑ ОВР методом полуреакций (недоступная ссылка). Химия и химическая технология в жизни (10.07.2013). Дата обращения 19 января 2015. Архивировано 19 января 2015 года.
Читайте также:  Камень бирюза фото свойства и значение какому знаку зодиака

Литература[править | править код]

  • Хомченко Г. П., Севастьянова К. И., Окислительно-восстановительные реакции, 2 изд., М., 1980;
  • Кери Ф., Сандберг Р., Углублённый курс органической химии, пер. с англ., кн. 2, М., 1981, с. 119-41, 308-43;
  • Марч Дж., Органическая химия, пер. с англ., т. 4, М., 1988, с. 259—341;
  • Турьяи Я. И., Окислительно-восстановительные реакции и потенциалы в аналитической химии, М., 1989;
  • Тодрес 3. В., Электронный перенос в органической и металлоорганической химии, в сб.: Итоги науки и техники. Сер. Органическая химия, т. 12, М., 1989. С. И. Дракин, З. В. Тодрес.

См. также[править | править код]

  • Кислотно-основные реакции

Источник

  1. Теория
    ОВР

  2. Электрохимические
    свойства металлов.

1. Теория овр

К
окислительно-восстановительным реакциям
относятся такие, которые сопровождающиеся
перемещением электронов от одних частиц
к другим. При рассмотрении закономерностей
протекания окислительно-восстановительных
реакций используется понятие степени
окисления.

Степень окисления

Понятие
степени
окисления

введено для характеристики состояния
элементов в соединениях. Под степенью
окисления понимается
условный заряд атома в соединении,
вычисленный исходя из предположения,
что соединение состоит из ионов
.
Степень окисления обозначается арабской
цифрой со знаком плюс при смещении
электронов от данного атома к другому
атому и цифрой со знаком минус при
смещении электронов в обратном
направлении. Цифру со знаком “+” или
“-“ ставят над символом элемента.
Степень окисления указывает состояние
окисления атома и представляет собой
всего лишь удобную форму для учета
переноса электронов: ее не следует
рассматривать ни как эффективный заряд
атома в молекуле (например, в молекуле
LiF эффективные заряды Li и F равны
соответственно + 0,89 и -0,89, тогда как
степени окисления +1 и -1), ни как валентность
элемента (например, в соединениях CH4,
CH3OH,
HCOOH,
CO2
валентность углерода равна 4, а степени
окисления соответственно равны -4, -2,
+2, +4). Численные значения валентности и
степени окисления могут совпадать по
абсолютной величине лишь при образовании
соединений с ионной структурой.

При
определении степени окисления используют
следующие правила:

Атомы
элементов, находящихся в свободном
состоянии или в виде молекул простых
веществ, имеют степень окисления, равную
нулю, например Fe, Cu, H2,
N2

и т.п.

Степень
окисления элемента в виде одноатомного
иона в соединении, имеющем ионное
строение, равна заряду данного иона,

+1
-1 +2 -2 +3 -1

например,
NaCl,
Cu S, AlF3.

Водород
в большинстве соединений имеет степень
окисления +1, за исключением гидридов
металлов (NaH, LiH), в которых степень
окисления водорода равна -1.

Наиболее
распространенная степень окисления
кислорода в соединениях -2 , за исключением
пероксидов (Na2O2,
Н2О2),
в которых степень окисления кислорода
равна –1 и F2O,
в котором степень окисления кислорода
равна +2.

Для
элементов с непостоянной степенью
окисления ее значение можно рассчитать,
зная формулу соединения и учитывая, что
алгебраическая сумма степеней окисления
всех элементов в нейтральной молекуле
равна нулю. В сложном ионе эта сумма
равна заряду иона. Например, степень
окисления атома хлора в молекуле HClO4,
вычисленная исходя из суммарного заряда
молекулы [1 + x
+ 4(-2)] = 0, где х – степень окисления атома
хлора), равна +7. Степень окисления атома
серы в ионе (SO4)2-

[х + 4(-2) = -2] равна +6.

Окислительно-восстановительные свойства веществ

Любая
окислительно-восстановительная реакция
состоит из процессов окисления и
восстановления. Окисление
это
процесс отдачи электронов атомом, ионом
или молекулой реагента. Вещества,
которые отдают

свои
электроны в процессе реакции и при этом
окисляются, называют

восстановителями.

Восстановление
– это процесс принятия электронов
атомом,ионом или молекулой реагента.

Вещества,
которые принимают электроны и при этом
восстанавливаются, называют окислителями.

Читайте также:  При какой температуре теряются полезные свойства меда

Реакции
окисления-восстановления всегда
протекают как единый процесс, называемый
окислительно-восстановительной
реакцией.

Например, при взаимодействии
металлического цинка с ионами меди
восстановитель
(Zn)
отдает свои электроны окислителю

ионам меди (Cu2+):

Zn
+ Cu2+
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Zn2+
+ Cu

Медь
выделяется на поверхности цинка, а ионы
цинка переходят в раствор.

Окислительно-восстановительные
свойства элементов связаны со строением
их атомов и определяются положением в
периодической системе Д.И. Менделеева.
Восстановительная способность элемента
обусловлена слабой связью валентных
электронов с ядром. Атомы металлов,
содержащие на внешнем энергетическом
уровне небольшое число электронов
склонны к их отдаче, т.е. легко окисляются,
играя роль восстановителей. Самые
сильные восстановители – наиболее
активные металлы.

Критерием
окислительно-восстановительной
активности элементов может служить
величина их относительной
электроотрицательности
:
чем она выше, тем сильнее выражена
окислительная способность элемента, и
чем ниже, тем ярче проявляется его
восстановительная активность. Атомы
неметаллов (например, F,
O)
обладают высоким значением сродства к
электрону и относительной
электроотрицательности, они легко
принимают электроны, т.е. являются
окислителями.

Окислительно-восстановительные
свойства элемента зависят от степени
его окисления. У одного и того же элемента
различают низшую,
высшую и промежуточные степени окисления.

В
качестве примера рассмотрим серу S и ее
соединения H2S,
SO2
и SO3.
Связь между электронной структурой
атома серы и его окислительно-восстановительными
свойствами в этих соединениях наглядно
представлена в таблице 1.

В
молекуле H2S
атом серы имеет устойчивую октетную
конфигурацию внешнего энергетического
уровня 3s23p6
и
поэтому не может больше присоединять
электроны, но может их отдавать.

Состояние
атома, в котором он не может больше
принимать электроны, называется низшей
степенью окисления.

В
низшей степени окисления атом теряет
окислительную способность и может быть
только восстановителем.

Таблица.1.

Формула
вещества

Электронная
формула

Окислительно-восстановительные
свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

1s22s22p63s23p6

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства–2Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства;
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
— 6Какие вещества могут проявлять восстановительные свойстваКакие вещества могут проявлять восстановительные свойстваКакие вещества могут проявлять восстановительные свойства;

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
— 8Какие вещества могут проявлять восстановительные свойстваКакие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойствавосстановитель

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

1s22s22p63s23p4

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства+
2Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

окислитель

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства–4Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства


Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
;

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
6Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

восстановитель

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

1s22s22p63s23po

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства+
4Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства;

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства+
6Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

окислитель

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства-2Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойствавосстановитель

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

1s22s22p63so3p0

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства+
2Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства


Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
;
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства+ 6Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства;

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства+
8Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства
Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

Какие вещества могут проявлять восстановительные свойства

окислитель

В
молекуле SO3

все внешние электроны атома серы смещены
к атомам кислорода. Следовательно, в
этом случае атом серы может только
принимать электроны, проявляя окислительные
свойства.

Состояние
атома, в котором он отдал все валентные
электроны, называется высшей степенью
окисления.
Атом,
находящийся в высшей степени окисления,
может быть только окислителем.

В
молекуле SO2
и
элементарной сере S атом серы находится
в промежуточных
степенях окисления
,
т.е., имея валентные электроны, атом
может их отдавать, но, не имея завершенного
р
подуровня,
может и принимать электроны до его
завершения.

Атом
элемента, имеющий промежуточную степень
окисления, может проявлять как
окислительные, так и восстановительные
свойства, что определяется его ролью
в конкретной реакции.

Так,
например роль сульфит — аниона SOКакие вещества могут проявлять восстановительные свойствав следующих реакциях различна:

5Na2SO3
+2KMnO4
+
3H2SO4

2MnSO4
+ 5Na2SO4
+
K2SO4+
3H2O
(1)

H2SO3
+ 2 H2S

3 S + 3 H2O
(2)

В
реакции (1) сульфит-анион SOКакие вещества могут проявлять восстановительные свойствав присутствии сильного окислителяKMnO4
играет роль восстановителя; в реакции
(2) сульфит-анион SOКакие вещества могут проявлять восстановительные свойства
окислитель, так как H2S
может проявлять только восстановительные
свойства.

Таким
образом, среди сложных веществ
восстановителями
могут быть:

1.
Простые вещества, атомы которых обладают
низкими значениями энергии ионизации
и электроотрицательности (в частности,
металлы).

2.
Сложные вещества, содержащие атомы в
низших степенях окисления:

-1
-2 — 3

HCl,H2S,NH3

3.
Сложные вещества, содержащие атомы в
промежуточных степенях окисления:

+4
+2 +2

Na2SO3,
FeCl2,
Sn(NO3)2.

Окислителями
могут
быть:

1.
Простые вещества, атомы которых обладают
высокими значениями сродства к электрону
и электроотрицательности — неметаллы.

2.
Сложные вещества, содержащие атомы в
высших степенях окисления:
+7 +6 +7

KMnO4,
K2Cr2O7,
HClO4.

3.
Сложные вещества, содержащие атомы в
промежуточных степенях окисления:

+4
+4 +2

Na2SO3,
MnO2,
MnSO4.

Соседние файлы в папке лекции по ТД

  • #
  • #
  • #

Источник