загрузка...
загрузка...
На головну

Окислювально-відновні реакції

  1. Алгоритм проведення біопроби (реакція нейтралізації на мишах) при діагностиці газової гангрени. Мета постановки цієї реакції для визначення виду збудника.
  2. Алгоритм проведення біопроби (реакція нейтралізації на мишах) при діагностиці правця. Мета постановки цієї реакції для лабораторного діагнозу правця.
  3. Алергічні реакції на раніше проводилися щеплення. Рішення про вакцинацію в цьому випадку приймає лікар, і проводиться вона в умовах алергологічного стаціонару.
  4. Аналіз реакції ринку на зміну ситуації
  5. Анафілактичні реакції на лікарські препарати
  6. Атипові лікарські реакції і побічні дії найбільш часто вживаних груп препаратів.
  7. Вплив середовища на склад продуктів реакції

Окислення спочатку розглядалося як реакція приєднання кисню до якого-небудь речовини. Протилежний процес - відібрання кисню від речовини (або приєднання водню до нього) - називали реакцією відновлення. Розвиток електронної теорії будови атомів і хімічного зв'язку дало можливість широко узагальнити уявлення про окисно-відновних реакціях.

З сучасної точки зору при окислювально-відновних реакціях відбувається відтягування електронів від одних атомів (окислення) і притягання електронів до інших (відновлення). Наприклад, при горінні магнію в кисні 2Mg + Про2 = 2MgO два валентних електрона атома магнію відтягуються і міцно утримуються атомом кисню, що, власне, і призводить до утворення молекули оксиду магнію.

Використовуючи поняття про окислювальному числі (див. Вище, § 8), реакцію горіння магнію в кисні можна виразити в електронній формі наступними рівняннями:

Mg0 - 2e = Mg+2 (Окислення)

1/2О2 + 2e = О-2 (Відновлення)

З цих рівнянь випливає, що окислення магнію - це процес відтягування від його атома двох валентних електронів атомом окислювача, в даному випадку кисню, який відновлюється, приймаючи при цьому негативну ступінь окислення.

Аналогічний процес має місце і при взаємодії магнію з рядом інших елементарних речовин, атоми яких мають значну спорідненість до електрона. Наприклад, магній згоряє в струмені хлору, реагуючи з ним, як і з киснем, на рівняння

Mg + С12 = MgCl2

В електронній формі ця реакція записується аналогічними рівняннями, як і для процесу взаємодії магнію з киснем:

Mg0 - 2e = Mg+2 (Окислення)

З 12 + 2e = 2С1- (Відновлення)

Тут хлор є окислювачем, а взаємодія магнію з хлором - реакцією окислення магнію; атоми хлору, відтягуючи електрони від атома магнію, відновлюються, приймаючи негативну ступінь окислення.

При взаємодії магнію з соляною кислотою

Mg + 2НС1 = MgCl2 + Н2

також має місце перехід електронів від атома магнію до іона водню, який відновлюється до елементарного водню:

Mg0 - 2e = Mg+2 (Окислення)

+ + 2e = Н20 (Відновлення)

У реакціях відновлення елементів із з'єднань відбуваються аналогічні процеси, що може бути показано на прикладі відновлення міді з її оксиду воднем:

СuО + Н2 = Сu + Н2О

або в електронній формі

Сu+2 + 2e = Сu0 (Відновлення)

Н20 - 2e = 2Н+1 (Окислення)

Елементарний водень, який є в цій реакції відновником, віддаючи електрони, окислюється, приймаючи позитивну ступінь окислення.

Розгляд цих та подібних їм реакцій призводить до висновку, що сутність реакції окислення полягає в віддачі електронів атомами окисляющегося елемента атомам відновлюється елемента, які, приймаючи електрони, відновлюються. Таким чином, сутність реакції відновлення полягає в приєднанні електронів атомами відновлюється елемента від атомів окисляющегося елемента, які, віддаючи електрони, окислюються. Очевидно, що реакція окислення невіддільна від реакції відновлення і кожна з них становить одну з двох нерозривно пов'язаних стадій єдиного окисно-відновного процесу.

Речовини, атоми яких в процесі реакції приєднують електрони, називаються окислювачами, а речовини, атоми яких віддають свої електрони, називаються відновниками. Елементи, що входять до складу окислювачів, відновлюються, і, навпаки, елементи, що входять до складу восстановителей, окислюються.

Відбувається при окислювально-відновних реакціях перехід електронів від одних реагують атомів до інших супроводжується відповідною зміною ступеня їх окислення. З цього, власне, ознакою і встановлюється окисно-відновний характер будь-якої реакції.

Для визначення окисного числа хімічних елементів, що входять до складу різних речовин, рекомендовані прості і в той же час чіткі правила (див. § 8), які тут можуть бути доповнені наступними:

1. Окислительное число атомів кисню в більшості його з'єднань одно -2; виключення складають сполуки з фтором, в яких окислительное число кисню позитивно, і пероксиди, в яких воно дорівнює -1.

2. Окислювальне число водню в сполуках його з окислювальними елементами одно +1, а в з'єднаннях з металами -1.

3. У більшості органічних сполук полярність зв'язку між атомами виражена слабо, але окисні числа атомів в них визначаються так само, як і в неорганічних сполуках з полярної зв'язком; в вуглеводнях, як з'єднаннях з неполярной зв'язком, ступеня окислення вуглецю і водню, очевидно, дорівнюють нулю.

4. У будь-якому складному йоні алгебраїчна сума окислювальних чисел всіх атомів повинна дорівнювати заряду іона.

5. В ході окислювально-відновних реакцій окислювальні числа окислюються елементів підвищуються, а відновлюються елементів - знижуються.

Окислювально-відновні реакції можливі тільки в тих випадках, якщо переміщаються від атома окисляющегося елемента електрони перебувають на більш високому енергетичному рівні в порівнянні з тими вакантними рівнями окислювача, на які вони переходять; переміщення відбувається до тих пір, поки енергетичні рівні в атомах обох речовин не зрівняються.

Для складання рівнянь окисно-відновних реакцій необхідно знати окисні і відновні властивості вихідних і утворюються в реакції сполук, які зазвичай встановлюються експериментально або на основі відомих властивостей елементів. Необхідно враховувати, що в окисно-відновних реакціях відбувається тільки еквівалентний обмін електронів між окислювачем і відновником, т. Е. Сумарно числа електронів, втрачаються відновником і придбаних окислювачем, рівні і ніколи не утворюється вільних електронів.

Застосовують в основному два методи складання рівнянь окисно-відновних реакцій: 1) електронного балансу; заснований на визначенні загального числа електронів, що переміщаються від відновлювача до окислювача, і 2) іонно-електронний, який передбачає роздільне складання іонних рівнянь для процесу окислення і для процесу відновлення з подальшим підсумовуванням їх в загальне іонну рівняння.

Розглянемо послідовність прийомів при складанні рівнянь за методом електронного балансу, як більш універсального, на прикладі реакції

H3N + Про2 > NO + Н2О

Спочатку треба визначити і записати значення окислювальних чисел тих елементів, у яких вони змінюються в процесі реакції:

H3N-3 + Про2 > N0 + Н2О

Потім слід визначити зміни в значеннях окислювальних чисел, виявити відновник і окислювач і скласти рівняння електронного балансу реакції. В ході даної реакції окислительное число азоту підвищилося з -3 до +2, т. Е. Азот окислився; отже, аміак є відновником. Величина окисного числа кисню знизилася з 0 до -2, т. Е. Кисень відновився і, отже, елементарний кисень є окислювачем. Виявлене переміщення електронів записується у вигляді електронного балансу реакції:

множник

 4 (окислення)

 5 (відновлення)

З огляду на, що електронний обмін є еквівалентним, загальне число переміщаються електронів визначається за правилами знаходження найменшого кратного; в даній реакції, як це неважко бачити, воно дорівнює 20. Знайдені множники 4 і 5 є коефіцієнтами перед формулами відновлення і окислювача в лівій частині рівняння. Тоді схема рівняння реакції прийме наступний вигляд:

4H3N-3 + 5О2 > 4N+2О-2 + Н2О-2

Виявлення коефіцієнта перед формулою води в правій частині рівняння проводиться зіставленням чисел атомів водню і кисню в лівій і правій частинах схеми. Очевидно, що перед формулою води потрібно поставити коефіцієнт 6. В остаточному вигляді отримаємо наступне рівняння:

4H3N + 5О2 = 4NO + 6Н2О

Для встановлення відносин мас в окисно-відновних реакціях прийнято користуватися окисними і відновними еквівалентами. Окислювальний еквівалент - це маса окислювача, яка припадає на одиницю зменшення ступеня окислення відновлюється елемента. Відновлювальний еквівалент - це маса відновника, яка припадає на одиницю збільшення ступеня окислення окисляющегося елемента.

Таким чином, відповідно до визначення окисний і відбудовний еквіваленти рівні значень молей, діленим на число придбаних або втрачених електронів. Так, наприклад, для розглянутої вище реакції окислення аміаку в оксид азоту окислювальний еквівалент кисню дорівнює його молярній масі, поділеній на 4, т. Е. 32/4 = 8 м Відновлювальний еквівалент аміаку відповідно дорівнює його молярній масі, поділеній на 5, т . е. 17,03 / 5 = 3,41 м

Відповідно до закону еквівалентів окислювачі та відновники реагують між собою в кількостях, пропорційних їх окислювальним і відновлювальних еквівалентів.

 



Попередня   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   Наступна

HClO - хлорнуватиста кислота H2SO4 - сірчана кислота | Основні відомості про будову атома | Квантово-механічні принципи будови речовини | Будова електронних оболонок атомів | Рівнів по електронам | Друге правило Клечковского | F f f f f | Періодична система елементів Д. І. Менделєєва і зміна їх властивостей | Природа з умови утворення хімічного зв'язку | іонна зв'язок |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати