Окислительно-восстановительная реакция
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
?, напр., кислоты восстановляются в альдегиды при перегонке их известковых солей с муравьино-известковой солью, альдегиды - в соответствующие им спирты при действии цинкорганических соединений, нитросоединения и т. п.
Таким образом, случаи и явления В. встречаются и применяются во всех частях химии.
3. Окислительно-восстановительные реакции
Окислительно-восстановительные реакции, химические реакции, сопровождающиеся изменением окислительных чисел ,конец 18 в.) окислением назывались только реакции соединения с кислородом, восстановлением - отнятие кислорода. С введением в химию электронных представлений (1920-30) оказалось возможным широко обобщить понятие О.-в. и распространить его на реакции, в которых кислород не участвует. Согласно электронной теории, окислением называется отдача электронов атомом, молекулой или ионом:
Zn - 2 = Zn2+
Восстановлением называется присоединение электронов атомом, молекулой или ионом:
Cl2 + 2 = 2Cl-
Окислителями называется нейтральный атом, молекула или ион, принимающие электроны (во втором примере молекула хлора Cl2), восстановителями - нейтральный атом, молекула или ион, отдающие электроны (в первом примере - атом Zn). Окисление и восстановление - взаимосвязанные процессы, которые всегда протекают одновременно. Когда одно вещество окисляется, то другое восстанавливается, и наоборот. Так, приведённые выше частные реакции окисления и восстановления составляют единый процесс О.-в.:
Zn + Cl2 = ZnCl2
Здесь Zn окисляется до Zn2+, а Cl2 восстанавливается до 2Cl-.
В химии окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространённых. Например, на них, как правило, основано получение простых веществ (металлов и неметаллов)
CuO + H2 =Cu + H2O,
КВг + Cl2 = Br2 + 2KCl
В основе технического производства таких важнейших химических продуктов, как аммиак металлов также связана с реакциями О.-в. и заключается в окислении металлов.
Дыхание, усвоение растениями углекислого газа с выделением кислорода обмен веществ и др. биологически важные явления представляют собой реакции О.-в.
При составлении уравнений реакций О.-в. основная трудность заключается в подборе коэффициентов, особенно для реакций с участием соединений, в которых химическая связь носит не ионный, а ковалентный характер. В этом случае полезны понятия электроотрицательности и окислительного числа (степени окисления). Электроотрицательность - способность атома в молекуле притягивать и удерживать около себя электроны. Степень окисления - такой заряд, который возник бы на атоме в молекуле, если бы каждая пара электронов, связывающая его с др. атомами, была полностью смещена к более электроотрицательному атому. Нахождение степени окисления атома в молекуле основано на том, что молекула в целом должна быть электрически нейтральной. При этом учитывается, что степень окисления атомов некоторых элементов в соединениях всегда постоянна (щелочные металлы +1, щёлочноземельные металлы и цинк +2, алюминий +3, кислород, кроме перекисей, -2 и т.д.). Степень окисления атома в простых веществах равна нулю, а одноатомного иона в ионном соединении равна заряду этого иона. Например, рассчитаем степень окисления атома Cr в соединении K2Cr2O7. Пользуясь постоянными значениями степеней окисления для К и О, имеем 2(+1) + 7(-2) = -12. Следовательно, степень окисления одного атома Cr (чтобы сохранить электронейтральность молекулы) равна +6. На основе введённых понятий можно дать другое определение О.-в.: окислением называется увеличение степени окисления, восстановлением называется понижение степени окисления.
Восстановителями являются почти все металлы в свободном состоянии, отрицательно заряженные ионы неметаллов (S2-- 2 = S), положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления ( ), сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в промежуточной степени окисления ( , ). В промышленности и технике широко используются такие восстановител?/p>