ВУЗ:
Рубрика:
17
Реакции в растворах можно разделить на два типа: 1) без изменения степеней
окисления, 2) так называемые окислительно -восстановительные реакции,
протекающие с изменением степени окисления атомов.
Окислительно-восстановительные реакции представляют совокупность двух
процессов − окисления и восстановления. Окислителем называется ион,
нейтральный атом или молекула , которые при взаимодействии принимают
электроны, а восстановителем - ион (нейтральный атом, молекула ), отдающий
электроны. В окислительно-восстановительных реакциях электроны переходят от
восстановителя к окислителю , при этом общее число электронов, отдаваемых
восстановителем , равно общему числу электронов, присоединяемых окислителем .
Вещества, содержащие атомы в максимальной и минимальной степенях
окисления, могут быть, соответственно, только окислителями или только
восстановителями. Вещества, содержащие атомы в промежуточных степенях
окисления, способны как повышать, так и понижать свою степень окисления в
зависимости от условий протекания реакции. Это демонстрирует приведенная
ниже схема для соединений азота в различных степенях окисления. В высших
степенях окисления они являются сильным окислителями, в низших - сильными
восстановителями .
Возрастание восстановительных свойств
←
-3 -2 -1 -1/3 0 +1 +2 +3 +4 +5
NH
3
N
2
H
4
NH
2
OH HN
3
N
2
N
2
O NO N
2
O
3
NO
2
N
2
O
5
→
Возрастание окислительных свойств
Важнейшими восстановителями являются металлы, водород,
соединения, в которых элементы находятся в низшей степени окисления:
H
2
S, HI, NH
3
, CO и другие .
Важнейшие окислители: неметаллы , соединения, в которых элементы
находятся в высшей степени окисления: К MnО
4
, K
2
Cr
2
O
7
, H
2
SO
4
, HNO
3
и т.д.
Окислительно-восстановительную способность вещества определяет
окислительно-восстановительный потенциал реакции (редокс-потенциал):
окислительная способность веществ тем выше, чем больше положительное
значение окислительно-восстановительного потенциала реакции. В общем виде
обратимую электрохимическую реакцию окисления − восстановления можно
записать уравнением
Ox + ne
−
!
Red,
где Ox - окисленная форма вещества, Red - восстановленная форма вещества.
Уравнение для расчета окислительно-восстановительного потенциала (ϕ
Ox/Red
)
этой реакции имеет вид
ϕ
Ox/Red
= ϕ
0
/Ox
Red
+
[]
ln
[]
RTOx
nFRed
,
17
Реа кц ии в р а ств о р а х м о ж н о р а зделитьн а дв а типа : 1) безизм ен ен ия степен ей
о кислен ия, 2) та к н а зы в а ем ы е о кислите ль но -во сстано вите ль ны е р е акц ии,
пр о тека ю щ ие с изм ен ен ием степен и о кислен ия а то м о в .
Окислительн о -в о сста н о в ительн ы е р еа кц ии пр едста в ляю т со в о куп н о стьдв ух
пр о ц ессо в − о кислен ия и в о сста н о в лен ия. Окислителем н а зы в а ется ио н ,
н ей тр а льн ы й а то м или м о лекула , ко то р ы е пр и в за им о дей ств ии пр ин им а ю т
электр о н ы , а в о сста н о в ителем - ио н (н ей тр а льн ы й а то м , м о лекула ), о тда ю щ ий
электр о н ы . В о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц иях электр о н ы пер ех о дят о т
в о сста н о в ителя к о кислителю , п р и это м о бщ ее число электр о н о в , о тда в а ем ы х
в о сста н о в ителем , р а в н о о бщ ем у числу электр о н о в , пр исо един яем ы х о кислителем .
В ещ еств а , со дер ж а щ ие а то м ы в м а ксим а льн о й и м ин им а льн о й степен ях
о кислен ия, м о гут бы ть, со о тв етств ен н о , то лько о кислителям и или то лько
в о сста н о в ителям и. В ещ еств а , со дер ж а щ ие а то м ы в пр о м еж уто чн ы х степен ях
о кислен ия, спо со бн ы ка к по в ы ш а ть, та к и по н иж а тьсв о ю степен ьо кислен ия в
за в исим о сти о т усло в ий п р о тека н ия р еа кц ии. Э то дем о н стр ир ует пр ив еден н а я
н иж е сх ем а для со един ен ий а зо та в р а зличн ы х степ ен ях о кислен ия. В в ы сш их
степ ен ях о кислен ия о н и яв ляю тся сильн ы м о кислителям и, в н изш их - сильн ы м и
в о сста н о в ителям и .
В о зр астание во сстано вите ль ны х сво йств
←
-3 -2 -1 -1/3 0 +1 +2 +3 +4 +5
NH3 N2H4 NH2OH HN3 N2 N2O NO N2O3 NO2 N2O5
→
Во зр астание о кислите ль ны х сво йств
В а ж н ей ш им и во сстано вите лям и являю тся м е таллы , во д о р о д ,
со е д ине ния, в ко то р ы х эле м е нты нахо д ятся в низш е й сте пе ни о кисле ния:
H2S, HI, NH3, CO и д р угие .
В а ж н ей ш ие о кислите ли: н ем ета ллы , со един ен ия, в ко то р ы х элем ен ты
н а х о дятся в в ы сш ей степен и о кислен ия: К MnО4, K2Cr2O7, H2SO4, HNO3 и т.д.
Окислительн о -в о сста н о в ительн ую спо со бн о сть в ещ еств а о пр еделяет
о кислительн о -в о сста н о в ительн ы й по тен ц иа л р еа кц ии (р едо кс-п о тен ц иа л):
о кислительн а я спо со бн о сть в ещ еств тем в ы ш е, чем бо льш е по ло ж ительн о е
зн а чен ие о кислительн о -в о сста н о в ительн о го по тен ц иа ла р еа кц ии. В о бщ ем в иде
о бр а тим ую электр о х им ическую р еа кц ию о кислен ия − в о сста н о в лен ия м о ж н о
за писа тьур а в н ен ием
Ox + ne− ! Red,
где Ox - о кислен н а я ф о р м а в ещ еств а , Red - в о сста н о в лен н а я ф о р м а в ещ еств а .
У р а в н ен ие для р а счета о кислительн о -в о сста н о в ительн о го п о тен ц иа ла (ϕOx/Red)
это й р еа кц ии им еет в ид
RT [Ox]
ϕOx/Red = ϕ Ox
0
/ Red + ln ,
nF [ Red ]
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- …
- следующая ›
- последняя »
