Окислительно-восстановительные реакции. Понятие окислителя и восстановителя Что является окислителем

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается.

Окислительно-восстановительные реакции, или сокращенно ОВР, являются одной из основ предмета химии, так как описывают взаимодействие отдельных химических элементов друг с другом. Как следует из названия данных реакций, в них участвуют как минимум два различных химических вещества одно из которых выступает в качестве окислителя, а другое – восстановителя.

Чтобы научиться правильно определять роль конкретного химического элемента в реакции нужно четко уяснить следующие базовые понятия. Окислением называют процесс отдачи электронов с внешнего электронного слоя химического элемента.

Типичными восстановителями являются металлы и водород: Fe, K, Ca, Cu, Mg, Na, Zn, H). Чем меньше они ионизироаны, тем больше их восстановительные свойства. Например, частично окислившееся железо, отдавшее один электрон и имеющее заряд +1, сможет отдать на один электрон меньше по сравнению с «чистым» железом. Определим окислитель и восстановитель на примере простой реакции взаимодействия взаимодействия натрия с кислородом.

Следовательно, натрий является восстановителем, а кислород окислителем. Для этого надо знать, что такое степень окисления. Научиться определять степень окисления у любого атома в химическом соединении.

Первые — восстановители, вторые — окислители. Кроме того, можно посмотреть, в какой степени окисления находятся элементы (вдруг где-то она минимальная или наоборот максимальная). Химические реакции можно разбить на два типа. К первому типу относятся ионообменные реакции. В них степень окисления элементов, из которых состоят взаимодействующие вещества, остается неизменной.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИТермины, определения, понятия

Эту группу реакций называют окислительно-восстановительной. В случаях взаимодействия типичных окислителей и восстановителей вы можете сразу определить, что речь идет об окислительно-восстановительной реакции. Например, это взаимодействие щелочных металлов с кислотами или галогенами, процессы горения в кислороде. Аналогично определяете, что степень окисления серы в сульфиде калия (+4). Три атома кислорода забирают 6 электронов, а два атома калия отдают два электрона.

Бесплатная помощь с домашними заданиями

И вы можете сделать вывод, что данная реакция окислительно-восстановительная. Реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными. Изменение степеней окисления происходит из-за перехода электронов от восстановителя к окислителю. Степень окисления – это формальный заряд атома, если считать, что все связи в соединении являются ионными.

При составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции необходимо определить восстановитель, окислитель и число отдаваемых и принимаемых электронов

Если элемент является окислителем, его степень окисления понижается. Процесс приема веществами электронов называется восстановлением. Окислитель в ходе процесса восстанавливается. У восстановителя степень окисления повышается.

Восстановитель в ходе процесса окисляется. На примере этой реакции рассмотрим, как составлять электронный баланс. Однако перед формулой соляной кислоты не поставлен коэффициент, так как не все хлоридные ионы участвовали в окислительно-восстановительном процессе. Метод электронного баланса позволяет уравнивать только ионы, участвующие в окислительно-восстановительном процессе.

А именно катионов калия, водорода и хлоридных анионов. В стакан с 10 мл кислоты поместили «медную» монету. Все пространство над жидкостью стало бурым, из стакана валили бурые пары. Раствор окрасился в зеленый цвет. Реакция постоянно ускорялась. Примерно через полминуты раствор стал синим, а через две минуты реакция начала замедляться.

Зеленая окраска раствора в начальной стадии реакции обусловлена продуктами восстановления азотной кислоты. 4. Уравняем число отданных и принятых электронов. При протекании окислительно-восстановительных реакций, конечные продукты зависят от многих факторов.

В нейтральной среде образуется MnO2 и окраска меняется с красно-фиолетовой на коричневую. Это и получение металлов, горение, синтез оксидов серы и азота при производстве кислот, получение аммиака. Привет! Мне интересно, есть ли у Вас какие-либо проблемы с выполнением домашнего задания. У нас есть много людей, которые помогут Вам здесь Кроме того, мой последний вопрос был решен менее чем за 10 минут:D Во всяком случае, Вы можете просто войти и попробовать добавить свой вопрос.

В свою очередь окислителем будет атом, молекула или ион, которые принимают электроны и тем самым понижают степень своего окисления, что есть восстанавливаются. В ходе урока была изучена тема «Окислительно-восстановительные реакции».

Многие женщины любят регулярно обновлять цвет волос. Кроме классической краски необходимо пользоваться окислителем. Это позволит получить насыщенный оттенок. Что такое окислитель? Средство необходимо, чтобы краска воздействовала на волосы и они обретали желаемый тон. Без использования окислителя не получится отличный результат.

Самым важным веществом является перекись водорода, содержание которого в окислителе может быть разным. Обычно этот показатель равен 1,8-12%. Если компонент находится в количестве до 2%, то косметика является щадящей. Краска не выполнит длительное окрашивание.

Виды окислителей

Разливается несколько окислителей, содержащих 3, 6 и 9%. Средства относят к ряду классических:

С 3% получится окрасить волосы в естественный оттенок, немного осветлить или затемнить.
6% перекиси позволит изменить цвет волос на 2 тона, а также закрасить седину, рыжий тон.
Что такое окислитель с 9%? Со средством можно закрасить жесткие волосы, их седину, получается насыщенный цвет.

На каждой упаковке указано, сколько перекиси водорода. Но не стоит абсолютно полагаться на эти данные, поскольку эффект может быть разным. Окислитель применяется и для смывания краски, если оттенок получился непривлекательным.

Средство для смывания краски

Что такое окислитель для смывания? Это такое же средство, только позволяет убрать некрасивый цвет. Концентрация состава для смывания равна больше 12%. Средство наносится на локоны расческой, а через установленное по процедуре время можно промывать их шампунем.

Часто такую процедуру выполнять не стоит, чтобы не повредить волосы. Окислитель для краски способен сделать пряди сухими. После окрашивания нужно воспользоваться бальзамом, который обладает смягчающим действием.

Пропорции

Важно знать не только то, что такое окислитель, но и как его используют. Обычно на упаковке краски обозначено, в каких соотношениях надо смешивать компоненты. Если окислитель для волос продается отдельно, то на тубе будут указаны правила применения. Если требуется яркий цвет, то необходимо смешивание в одинаковых пропорциях. Количество компонентов зависит от вида средства.

Не следует нарушать пропорции, иначе это может привести к негативному результату. Когда окислитель содержится в меньшем количестве, то цвет не получится насыщенным. Это не позволит скрыть седину. Много краски приводит к тому, что волосы становятся жесткими. А восстановление длится достаточно долго. Без окислителя тоже не стоит использовать краску, поскольку она не воздействует.

Правила разведения

Во время процедуры важно не навредить локонам. А если они и до этого были ослабленными, то потребуется много сеансов восстановления. Чтобы сделать все правильно, необходимо грамотно мешать проявитель и краску. Сначала следует ознакомиться с прилагающимися инструкциями.

Если в краске есть масляные компоненты, то важно учитывать, что такие средства не могут использоваться с перекисью. С применением профессиональных красок надо выполнить проверку кожи на аллергию. Готовое средство надо нанести на запястье, а затем посмотреть на реакцию. В случае сворачивания этот состав не подходит.

Окислитель "Эстель" имеет в комплекте подробную инструкцию, поэтому получится качественное средство. Для смешивания компонентов желательно пользоваться пластмассовой, керамической или стеклянной емкостью. Сначала добавляется окислитель, а потом краска. Компоненты надо тщательно смешать, чтобы получилась однородная масса. Лучше воспользоваться специальной кистью.

Чтобы получилась качественная масса для окрашивания, нужно использовать средства одной фирмы. Если все сделать правильно, то получится насыщенный цвет. Добавлять другие компоненты тоже не стоит, поскольку результат этого непредсказуем.

Окислитель для краски для волос желательно брать с содержанием перекиси в количестве 6-7,5%. Следует выбрать 2 пачки краски, если локоны длинные. Не нужно жалеть, ведь только тогда получится насыщенный тон. Но самый яркий цвет будет в том случае, если состав будет содержать окислитель и аммиак.

Особенности выбора

Необходимо покупать средства одной фирмы, поскольку так получится качественный результат. Правильно рассчитав пропорции, вы угадаете, и волосы обретут желаемый оттенок. Средства разных производителей могут принести неожиданный результат. Можно приобрести компоненты в комплекте или по отдельности.

Необходимо проверить, подходит ли цвет. Он может немного отличаться от того, который указан на упаковке. Важно узнать срок годности, поскольку просроченный продукт не принесет нужного результата. Тем более что он может повредить волосы.

Желательно брать средства проверенных марок, которые используются неоднократно. Для процедуры надо приобрести специальные инструменты, если их нет в комплекте. У средства должна быть сохранена целостность упаковки.

Стоимость и виды фирм

Цена компонентов находится в пределах 300-500 рублей. Производители, выпускающие краску в комплекте, продают компоненты и по отдельности. Некоторым женщинам это удобно. Одного средства нередко хватает на 2 процедуры.

В продаже есть "Матрикс". С этим средством не получится насыщенный тон, поэтому его используют для поддержания оттенка. Матрикс не подойдет для закрашивания седины. Есть профессиональная краска "Селектив", имеющая богатую палитру. Краска "Эстель" тоже относится к числу качественных.

Желательно покупать продукцию профессиональных брендов. В этом случае у волос сохраняется естественная структура, и поэтому они повреждаются немного. Окислитель "Матрикс" стоит около 700 рублей, а "Кутрин" - 500. Правильно выбранное средство позволит прекрасно обновить цвет волос.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих соединений, называются окислительно-восстановительными. Под степенью окисления (с.о.) понимают заряд элемента в соединении, вычисленный, исходя из предположения , что соединение состоит из ионов .

Степень окисления элемента в простом веществе, например в Zn, Сa, H 2 , Вг 2 , S, O 2 , равна нулю.

Определение степени окисления элемента в соединении проводят, используя следующие положения:

1. Степень окисления кислорода в соединениях обычно равна –2. Исключения составляют пероксиды H 2 +1 O 2 –1 , Na 2 +1 O 2 –1 и фторид кислорода О +2 F 2 .

2. Степень окисления водорода в большинстве соединений равна +1, за исключением солеобразных гидридов, например, Na +1 H -1 .

3. Постоянную степень окисления имеют металлы IА группы (щелочные металлы) (+1); металлы IIА группы (бериллий, магний и щелочноземельные металлы (+2)); фтор (–1).

4. Алгебраическая сумма степеней окисления элементов в нейтральной молекуле равна нулю, в сложном ионе – заряду иона.

В качестве примера рассчитаем степень окисления марганца в соединении К 2 MnO 4 и в анионе (MnO 4) − . Сначала поставим степень окисления над теми элементами, для которых она известна. В нашем примере постоянную степень окисления имеют калий (+1) и кислород (-2). Степень окисления марганца обозначим через х . Далее составляем алгебраическое уравнение. Для этого индекс при каждом элементе умножаем на степень окисления этого элемента, все складываем и приравниваем правую часть нулю:

К 2 +1 Mn х O 4 –2 2∙(+1)+ x + 4 (–2) = 0 x = + 6

Таким образом, степень окисления хрома в К 2 MnO 4 равна +6.

Чтобы определить степень окисления марганца в анионе (MnO 4) ‾ поступаем точно также, только правую часть приравниваем заряду иона, в нашем случае -1

(Mn х O 4 −2) ‾ x + 4 (–2) = –1 x = + 7.

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим.Окисление – процесс отдачи электронов , сопровождающийся повышением степени окисления элемента. Восстановление – процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижением степени окисления элемента. Окисление и восстановление – взаимосвязанные процессы, протекающие одновременно. Окислителями называют вещества (атомы, молекулы или ионы), которые в процессе реакции присоединяют электроны , восстановителями – вещества, отдающие электроны.

Ca 0 + Cl 2 0 = Ca +2 Cl 2 –1

восстановитель Ca 0 –2ē → Ca +2 окисление

окислитель Cl 2 0 +2ē → 2Cl – восстановление.

Окислителями могут быть:

1. Простые вещества - неметаллы: галогены F 2 ,Cl 2 , Br 2 , I 2 , кислород O 2 , сера S.

2. Положительно заряженные ионы металлов Fe 3+ , Au 3+ , Hg 2+ , Cu 2+ , Ag + .

3. Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла в высшей степени окисления KMn +7 O 4 , K 2 Cr 2 +6 O 7 , NaBi +5 O 3 и др.

4. Атомы неметаллов в положительной степени окисления HN +5 O 3 , концентрированная H 2 S +4 O 4 , HCl +1 O, KCl +5 O 3 , NaBr +1 O и др.).

Типичными восстановителями являются:

1. Простые вещества - металлы. У металлов на внешнем уровне находится 1, 2, 3 электрона, которые они легко отдают М 0 −nē → М n + ,

где n – число отданных электронов, равное 1, 2, 3, М – металл (Na, Ca, Mg, Al и др.)

2. Простые вещества - неметаллы (углерод, водород, кремний, бор).

3. Отрицательно заряженные ионы неметаллов (S 2- , I - , Br - , Cl - и др.).

4. Положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления (Sn 2+ , Fe 2+ , Cr 2+ , Mn 2+ , Cu + и др.).

Соединения, содержащие элементы в максимальной и минимальной степенях окисления, могут быть соответственно или только окислителями (KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , HNO 3 , H 2 SO 4 , PbO 2), или только восстановителями (KI, Na 2 S, NH 3). Если же вещество содержит элемент в промежуточной степени окисления, то в зависимости от условий проведения реакции оно может быть и окислителем, и восстановителем. Например, нитрит калия KNO 2 , содержащий азот в степени окисления +3, пероксид водорода H 2 O 2 , содержащий кислород в степени окисления -1, в присутствии сильных окислителей проявляют восстановительные свойства, а при взаимодействии с активными восстановителями являются окислителями.

В растворах или в расплавах . Так, самый сильный неорганический окислитель , элементарный фтор , получают электролизом расплавов фторидов .

Распространённые окислители и их продукты

Окислитель	Полуреакции	Продукт	Стандартный потенциал, В
O 2 кислород	${\mbox {O}}_{2}^{0} + 4{\mbox {e}}^{-} \rightarrow 2{\mbox {O}}^{2-}$	Разные, включая оксиды, H 2 O и CO 2	+1,229 (в кислой среде) 0,401 (в щелочной среде)
O 3 озон		Разные, включая кетоны и альдегиды
Пероксиды	$2 {\mbox {O}}^{-} + 2{\mbox {e}}^{-} \rightarrow 2{\mbox {O}}^{2-}$	Разные, включая оксиды, окисляет сульфиды металлов до сульфатов H 2 O
Hal 2 галогены	${\mbox {Hal}}_{2}^{0} + 2{\mbox {e}}^{-} \rightarrow 2{\mbox {Hal}}^{-}$	Hal − ; окисляет металлы, P, C, S, Si до галогенидов	F 2: +2,87 Cl 2: +1,36 Br 2: +1,04 I 2: +0,536
ClO − гипохлориты		Cl −
ClO 3 − хлораты		Cl −
HNO 3 азотная кислота	с активными металлами, разбавленная ${\mbox {N}}^{5+} + 8{\mbox {e}}^{-} \rightarrow {\mbox {N}}^{3-}$ с активными металлами, концентрированная с тяжёлыми металлами, разбавленная ${\mbox {N}}^{5+} + 3{\mbox {e}}^{-} \rightarrow {\mbox {N}}^{2+}$ c тяжёлыми металлами, концентрированная ${\mbox {N}}^{5+} + {\mbox {e}}^{-} \rightarrow {\mbox {N}}^{4+}$
H 2 SO 4 , конц. серная кислота	c неметаллами и тяжёлыми металлами ${\mbox {S}}^{6+} + 2{\mbox {e}}^{-} \rightarrow {\mbox {S}}^{4+}$ с активными металлами ${\mbox {S}}^{6+} + 6{\mbox {e}}^{-} \rightarrow {\mbox {S}}^{0} \downarrow$ ${\mbox {S}}^{6+} + 8{\mbox {e}}^{-} \rightarrow {\mbox {S}}^{2-}$	SO 2 ; окисляет металлы до сульфатов с выделением сернистого газа или серы Ещё один сильный окислитель - перманганат калия . Он способен окислять органические вещества и даже разрывать углеродные цепи: С 6 H 5 -CH 2 -CH 3 + [O] → C 6 H 5 COOH + … C 6 H 6 + [O] → HOOC-(CH 2) 4 -COOH Сила окислителя при реакции в разбавленном водном растворе может быть выражена стандартным электродным потенциалом : чем выше потенциал, тем сильнее окислитель. Очень сильные окислители Условно к «очень сильным окислителям» относят вещества, превышающие по окислительной активности молекулярный фтор . К ним, например, относятся: гексафторид платины , диоксидифторид , дифторид криптона , оксид меди(III) , фторид серебра(II) , катионная форма Ag 2+ , все фториды ксенона , озонид цезия , надпероксид цезия , гексафтороникелат(IV) калия . Перечисленные вещества, к примеру, способны при комнатной температуре окислять инертный газ ксенон , что неспособен делать фтор (требуется давление и нагрев) и тем более ни один из кислородсодержащих окислителей. См. также Напишите отзыв о статье "Окислитель" Отрывок, характеризующий Окислитель Наполеон подъехал со свитой к Шевардинскому редуту и слез с лошади. Игра началась. Вернувшись от князя Андрея в Горки, Пьер, приказав берейтору приготовить лошадей и рано утром разбудить его, тотчас же заснул за перегородкой, в уголке, который Борис уступил ему. Когда Пьер совсем очнулся на другое утро, в избе уже никого не было. Стекла дребезжали в маленьких окнах. Берейтор стоял, расталкивая его. – Ваше сиятельство, ваше сиятельство, ваше сиятельство… – упорно, не глядя на Пьера и, видимо, потеряв надежду разбудить его, раскачивая его за плечо, приговаривал берейтор. – Что? Началось? Пора? – заговорил Пьер, проснувшись. – Изволите слышать пальбу, – сказал берейтор, отставной солдат, – уже все господа повышли, сами светлейшие давно проехали. Пьер поспешно оделся и выбежал на крыльцо. На дворе было ясно, свежо, росисто и весело. Солнце, только что вырвавшись из за тучи, заслонявшей его, брызнуло до половины переломленными тучей лучами через крыши противоположной улицы, на покрытую росой пыль дороги, на стены домов, на окна забора и на лошадей Пьера, стоявших у избы. Гул пушек яснее слышался на дворе. По улице прорысил адъютант с казаком. – Пора, граф, пора! – прокричал адъютант. Приказав вести за собой лошадь, Пьер пошел по улице к кургану, с которого он вчера смотрел на поле сражения. На кургане этом была толпа военных, и слышался французский говор штабных, и виднелась седая голова Кутузова с его белой с красным околышем фуражкой и седым затылком, утонувшим в плечи. Кутузов смотрел в трубу вперед по большой дороге. Войдя по ступенькам входа на курган, Пьер взглянул впереди себя и замер от восхищенья перед красотою зрелища. Это была та же панорама, которою он любовался вчера с этого кургана; но теперь вся эта местность была покрыта войсками и дымами выстрелов, и косые лучи яркого солнца, поднимавшегося сзади, левее Пьера, кидали на нее в чистом утреннем воздухе пронизывающий с золотым и розовым оттенком свет и темные, длинные тени. Дальние леса, заканчивающие панораму, точно высеченные из какого то драгоценного желто зеленого камня, виднелись своей изогнутой чертой вершин на горизонте, и между ними за Валуевым прорезывалась большая Смоленская дорога, вся покрытая войсками. Ближе блестели золотые поля и перелески. Везде – спереди, справа и слева – виднелись войска. Все это было оживленно, величественно и неожиданно; но то, что более всего поразило Пьера, – это был вид самого поля сражения, Бородина и лощины над Колочею по обеим сторонам ее. Над Колочею, в Бородине и по обеим сторонам его, особенно влево, там, где в болотистых берегах Во йна впадает в Колочу, стоял тот туман, который тает, расплывается и просвечивает при выходе яркого солнца и волшебно окрашивает и очерчивает все виднеющееся сквозь него. К этому туману присоединялся дым выстрелов, и по этому туману и дыму везде блестели молнии утреннего света – то по воде, то по росе, то по штыкам войск, толпившихся по берегам и в Бородине. Сквозь туман этот виднелась белая церковь, кое где крыши изб Бородина, кое где сплошные массы солдат, кое где зеленые ящики, пушки. И все это двигалось или казалось движущимся, потому что туман и дым тянулись по всему этому пространству. Как в этой местности низов около Бородина, покрытых туманом, так и вне его, выше и особенно левее по всей линии, по лесам, по полям, в низах, на вершинах возвышений, зарождались беспрестанно сами собой, из ничего, пушечные, то одинокие, то гуртовые, то редкие, то частые клубы дымов, которые, распухая, разрастаясь, клубясь, сливаясь, виднелись по всему этому пространству. Эти дымы выстрелов и, странно сказать, звуки их производили главную красоту зрелища. Пуфф! – вдруг виднелся круглый, плотный, играющий лиловым, серым и молочно белым цветами дым, и бумм! – раздавался через секунду звук этого дыма. «Пуф пуф» – поднимались два дыма, толкаясь и сливаясь; и «бум бум» – подтверждали звуки то, что видел глаз. Пьер оглядывался на первый дым, который он оставил округлым плотным мячиком, и уже на месте его были шары дыма, тянущегося в сторону, и пуф… (с остановкой) пуф пуф – зарождались еще три, еще четыре, и на каждый, с теми же расстановками, бум… бум бум бум – отвечали красивые, твердые, верные звуки. Казалось то, что дымы эти бежали, то, что они стояли, и мимо них бежали леса, поля и блестящие штыки. С левой стороны, по полям и кустам, беспрестанно зарождались эти большие дымы с своими торжественными отголосками, и ближе еще, по низам и лесам, вспыхивали маленькие, не успевавшие округляться дымки ружей и точно так же давали свои маленькие отголоски. Трах та та тах – трещали ружья хотя и часто, но неправильно и бедно в сравнении с орудийными выстрелами. Пьеру захотелось быть там, где были эти дымы, эти блестящие штыки и пушки, это движение, эти звуки. Он оглянулся на Кутузова и на его свиту, чтобы сверить свое впечатление с другими. Все точно так же, как и он, и, как ему казалось, с тем же чувством смотрели вперед, на поле сражения. На всех лицах светилась теперь та скрытая теплота (chaleur latente) чувства, которое Пьер замечал вчера и которое он понял совершенно после своего разговора с князем Андреем.

Окислительно-восстановительные реакции - это реакции, которые идут с изменением степеней окисления элементов. Степень окисления - это условный заряд атома в молекуле, где все полярные связи считаются ионными.

Восстановление - это процесс присоединения электронов.

Окислитель - это атом, молекула или ион, который принимает электроны и понижает свою степень окисления, т.е. восстанавливается.

Восстановитель - это атом, молекула или ион, который отдаёт электроны и повышает свою степень окисления, т.е. окисляется.

Восстановители: а) металлы - чем меньше потенциал ионизации, тем сильнее восстановительные свойства; б) соединения элементов в низших степенях окисления (NH 3 , H 2 S, HBr, HI и др.), у которых все орбитали заполнены и могут только отдавать электроны.

Окислители: а) неметаллы (F 2 , Cl 2 , Br 2 , O 2 и др.) - чем больше сродство к электрону, тем сильнее окислительные свойства; б) ионы металлов в высоких степенях окисления (Fe 3+ , Sn 4+ , Mn 4+ и др.); в) соединения элементов в высших степенях окисления (KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , NaBiO 3 , HNO 3 , H 2 SO 4 (конц.) и др.), у которых уже отданы все валентные электроны и могут быть только окислителями.

Соединения элементов в промежуточных степенях окисления (HNO 2 , H 2 SO 3 , H 2 O 2 и др.) могут проявлять окислительные и восстановительные свойства в зависимости от окислительно-восстановительных свойств второго реагента .

H 2 SO 3 + 2H 2 S = 3S + 3H 2 O

окисл. восст.

H 2 SO 3 + Br 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr

восст. окисл.

Окислители, принимая электроны, то есть, восстанавливаясь, переходят в восстановленную форму:

F 2 + 2e ® 2F -

окисл. восст.

Восстановители, отдавая электроны, то есть, окисляясь, переходят в окисленную форму:

Na 0 - 1e ® Na +

восст. окисл.

Таким образом, как окислители, так и восстановители существуют в окисленной (с более высокой степенью окисления элемента) и восстановленной (с более низкой степенью окисления элемента) формах. При этом для окислителей более характерен переход из окисленной в восстановленную форму, а для восстановителей характерен переход из восстановленной в окисленную форму. Обратные процессы не характерны, и мы не считаем, например, что F - является восстановителем, а Na + - окислителем.

Равновесие между окисленной и восстановленной формами характеризуется с помощью окислительно-восстановительного потенциала, который зависит от концентраций окисленной и восстановленной форм, реакции среды, температуры и т.д.

E = E o +

где - молярная концентрация окисленной формы;

[Восст.] - молярная концентрация восстановленной формы;

n - число электронов, участвующих в полуреакции;

Е 0 - стандартное значение окислительно-восстановительного потенциала; Е = Е 0 , если [Восст.] = [Ок] = 1 моль/л;

Величины стандартных электродных потенциалов Е 0 приведены в таблицах и характеризуют окислительные и восстановительные свойства соединений: Чем положительнее величина Е 0 , тем сильнее окислительные свойства, и чем отрицательнее значение Е 0 , тем сильнее восстановительные свойства.

Например:

F 2 + 2e ® 2F - Е 0 = 2,87 в - сильный окислитель

Na + + 1e ® Na 0 Е 0 = -2,71 в - сильный восстановитель

(процесс всегда записывается для реакций восстановления).

Поскольку окислительно-восстановительная реакция представляет собой совокупность двух полуреакций, окисления и восстановления, то она характеризуется значением разности стандартных электродных потенциалов окислителя (Е 0 ок) и восстановителя (Е 0 восст) - электродвижущей силой (э.д.с.) DЕ 0:

DЕ 0 = Е 0 ок - Е 0 восст,

Э.д.с. реакции DЕ 0 связана с изменением свободной энергии Гиббса DG: DG = -nFDЕ 0 , а с другой стороны, DG связана с константой равновесия К реакции уравнением DG = -2,3RTlnK.

Из последних двух уравнений следует зависимость между э.д.с. и константой равновесия реакции:

DЕ = (2,3RT/nF)lnK.

Э.д.с. реакции при концентрациях отличных от стандартных (т.е. не равных 1 моль/л) DЕ равна:

DЕ = DЕ 0 - (2,3RT/nF)lgK или DЕ= DЕ 0 - (0,059/n)lgK.

В случае равновесия DG = 0 и следовательно DЕ = 0. Откуда DЕ = (0,059/n)lgK и К = 10 n D Е /0,059 .

Для самопроизвольного протекания реакции должно выполняться требование: DG >1, которым соответствует условие DЕ 0 > 0. Поэтому для определения возможности протекания данной окислительно-восстановительной реакции необходимо вычислить значение DЕ 0 . Если DЕ 0 > 0, реакция идет. Если DЕ 0 < 0, реакция не идет.

Пример 1. Определить возможность протекания реакции

2FeCl 3 + 2KI ® 2FeCl 2 + 2KCl + I 2

Решение: Находим, что окислителем является ион Fe +3 , восстанавливающийся до Fe +2 , а восстановителем - I - , окисляющийся до I 2 . Находим по таблице значения стандартных электродных потенциалов: E 0 (Fe +3 /Fe +2) = 0,77 в и E 0 (I 2 /2I -) = 0,54 в. Вычисляем DЕ 0:

DЕ 0 = Е 0 ок - Е 0 восст = 0,77 - 0,54 = 0,23 в >0.

Реакция возможна, так как DЕ 0 > 0.

Пример 2 . Определить возможность протекания реакции

2 KMnO 4 + 16 HCl ® 2 KCl + 2 MnCl 2 + 5 Cl 2 + 8 H 2 O.

Решение. Находим, что окислителем является перманганат-ион MnO 4 - , переходящий в Mn +2 , а восстановителем - хлорид-ион, переходящий в газообразный хлор Cl 2 . Определяем по таблице их потенциалы: E 0 (MnO 4 - /Mn +2) = 1,51 в и E 0 (Cl 2 /2Cl -) = 1,36 в. Вычисляем

DЕ 0 = Е 0 ок - Е 0 восст = 1,51 - 1,36 = 0,15 в >0.