Классификация окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции (редокс-реакции). Теория окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции - реакции, при которых происходит как отдача, так и присоединение электронов и изменение степеней окисления элементов.

Окислитель - элемент, ионы, молекулы/ принимающий электроны.

Восстановитель - элемент /ион, молекула/ отдающий электроны.

Процесс окисления - процесс отдачи электронов.

Процесс восстановления - процесс принятия электронов.

Важнейшие восстановители.

1. Нейтральные атомы металлов Fe^о, Na^о, Ca^о и т.д.

2. Отрицательно заряженные ионы неметаллов S^2-, I^-, Cl^- и т.д.

3. Положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления: Fe²⁺, Сu⁺, Sn²⁺, Pb²⁺ и т.д.

Важнейшие окислители.

1. Нейтральные атомы и молекулы неметаллов Cl₂^о, Br₂^о, O₂^о, F₂^о, S^о и т. д.

2. Положительно заряженные ионы металлов в высшей степени окисления: Fe³⁺, Cu²⁺, Sn⁴⁺, Pb⁴⁺.

3. Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла в состоянии высшей степени окисления:

KMn⁺⁷O₄, K₂Cr₂⁺⁶O₇, K₂Cr⁺⁶O₄, Pb⁺⁴ (CHCOO)₄, HAu⁺³Cl₄.

4. Сложные ионы и молекулы, где неметалл в высшей степени окисления: HN⁺⁵O₃, H₂S⁺⁶O₄ и т.д.

Атомы и ионы, обладающие двойственной природой.

Соединения, содержащие атомы и ионы в состоянии промежуточной степени окисления:

H₂S⁺⁴O₃, HN⁺³O₂, HCr⁺³O₂, S⁺⁴O₂, C⁺²O, N⁺²O, Fe⁺²SO₄.

Классификация окислительно-восстановительных реакций.

Обычно различают три типа окислительно-восстановительных реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции диспропорционирования.

К межмолекулярным относятся реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах. Сюда же следует отнести и реакции между разными веществами, в которых атомы одного и того же элемента имеют различные степени окисления:

2H₂S^-2 + H₂S⁺⁴O₃ → 3S⁰ + 3H₂O₂

К внутримолекулярным относятся такие реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одном и том же веществе. В этом случае атом с более положительной степенью окисления окисляет атом с меньшей степенью окисления. Такими реакциями являются реакции термического разложения.

Например:

2NaN⁺⁵O₃^-2→2NaN⁺³O₂⁰ + O₂

Сюда же следует отнести и разложение веществ, в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления:

N^-3H₄N⁺³O₂ → N₂⁰ + 2H₂O

Протекание реакций диспропорционирования сопровождается одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента. При этом исходное вещество образует соединения, одно из которых содержит атомы с более высокой, а другое с более низкой степенями окисления.

Очевидно, эти реакции возможны для веществ, содержащих атомы с промежуточной степенью окисления.

Примером может служить превращение перманганата калия K₂MnO₄, в котором марганец имеет промежуточную степень окисления +6 / в примере между +7 и +4 /. Раствор этой соли имеет красивый темно-зеленый цвет /цвет иона MnO₄/, однако цвет раствора превращается в бурый. Это выпадает осадок

MnO₂ и образуется ион MnO₄^-.

Протекает реакция:

3K₂Mn⁺⁶O₄ + 2H₂O → 2KMn⁺⁷O₄ + Mn⁺⁴O₂ + 4KOH

Раньше реакции диспропорционирования называли реакциями самоокисления - самовосстановления, сейчас это название почти не употребляется.