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:
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:
Примеры окислительно-восстановительных реакций со сложными веществами:
Здесь железо является восстановителем. Оно повышает свою степень окисления и окисляется. Хлор также является окислителем. Он понижает свою степень окисления и восстанавливается.
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:
Элемент | Степень окисления |
---|---|
Cu | +2 |
S | +6 |
O | -2 |
Zn | 0 |
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?