Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительная реакция — это процесс, в котором происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов в соединениях.

В ходе окислительно-восстановительной реакции происходит перенос электронов от одного вещества к другому. Окисление — процесс отдачи электронов веществом, степень окисления которого при этом повышается. Восстановление — процесс присоединения электронов веществом, степень окисления которого при этом понижается.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, который возникает при полном смещении электронов от атома данного элемента к атому другого элемента. Степень окисления может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Пример:

Рассмотрим реакцию взаимодействия цинка с серой:

Zn + S → ZnS

Здесь цинк является восстановителем, так как он отдаёт электроны сере и повышает свою степень окисления от 0 до +2. Сера является окислителем, так как она принимает электроны от цинка и понижает свою степень окисления с 0 до -2.

Окислители и восстановители могут быть как простыми, так и сложными веществами.

Простые вещества:

• Металлы — восстановители. Они отдают электроны и повышают свою степень окисления.
• Неметаллы — окислители. Они принимают электроны и понижают свою степень окисления.

Например, металлы могут реагировать с неметаллами, образуя бинарные соединения:

2Na + Cl2 → 2NaCl

Здесь натрий является восстановителем и окисляется, отдавая электроны хлору. Хлор является окислителем и восстанавливается, принимая электроны от натрия.

Металлы также могут реагировать с кислотами, образуя соли и выделяя водород:

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

Здесь магний является восстановителем и окисляется, отдавая электроны водороду. Водород является окислителем и восстанавливается, принимая электроны от магния.

Неметаллы также могут вступать в реакции с другими неметаллами:

C + O2 → CO2

Здесь углерод является восстановителем и окисляется, отдавая электроны кислороду. Кислород является окислителем и восстанавливается, принимая электроны от углерода.

Также существуют сложные вещества, которые могут выступать в роли окислителей или восстановителей.

Сложные вещества:

• Оксиды металлов — восстановители, если металл имеет невысокую степень окисления. Они отдают электроны кислороду и повышают степень окисления металла.
• Кислоты — окислители, так как содержат атомы водорода, способные принимать электроны.
• Соли — могут быть окислителями или восстановителями в зависимости от состава.

Примеры окислительно-восстановительных реакций со сложными веществами:

1. 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3

Здесь железо является восстановителем. Оно повышает свою степень окисления и окисляется. Хлор также является окислителем. Он понижает свою степень окисления и восстанавливается.

2. 2KBr + Cl2 → Br2 + 2KCl

Бром в этой реакции является восстановителем. Он повышает свою степень окисления и окисляется. Хлор выступает в роли окислителя. Он понижает свою степень окисления и восстанавливается.

Для составления уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо определить степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции. Затем нужно составить электронный баланс, чтобы определить количество электронов, участвующих в реакции. На основе электронного баланса составляется уравнение реакции.

Пример:

CuSO4 + Zn → Cu + ZnSO4

Определяем степени окисления элементов:

Составляем электронный баланс:

Cu+2 + 2e- → Cu0Zn0 - 2e- → Zn+2

Получаем коэффициенты:

Cu+2SO4 + Zn0 → Cu0 + Zn+2SO4CuSO4 + Zn → Cu + ZnSO4

Таким образом, окислительно-восстановительными реакциями называют такие реакции, в которых происходит изменение степеней окисления химических элементов. В ходе таких реакций происходит перенос электронов. Окислитель принимает электроны, а восстановитель отдаёт их. Для составления уравнения окислительно-восстановительной реакции нужно определить степени окисления элементов и составить электронный баланс.

Вопросы для самоконтроля:

1) Что такое окислительно-восстановительная реакция?2) Как происходит перенос электронов в окислительно-восстановительной реакции?3) Что такое степень окисления?4) Какие вещества могут быть окислителями?5) Какие вещества могут быть восстановителями?6) Как составить уравнение окислительно-восстановительной реакции?