55. Окислители и восстановители. Классификация окислительно-восстановительных реакций. Примеры.

ОВР-реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Окислитель — это частицы (атомы, молекулы, ионы), которые в ходе данной окислительно-восстановительной реакции принимают электроны. Сам процесс принятия электронов называется восстановлением. Восстановитель - это частицы (атомы, молекулы, ионы), которые в ходе данной окислительно-восстановительной реакции отлают электроны. Сам процесс принятия электронов называется окислением. Числа электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем в ходе химической реакции, должны быть равными. Окислитель содердит в своём составе элемент, понижающий свою степень окисления. А восстановитель содержит элемент, степень окисления которого повышается в ходе реакции. Следовательно, окислителями могут быть прежде всего соелинения высших, а восстановителями — низших степеней окисления, присущих данному элементу. Металлы проявляют в своих соединениях обычно оложительную степень окисления, и низшая их степень окисления равна 0. Иначе говоря, низшей степенью окисления они обладают только в свободном состоянии. Действительно все свободные металлы способны, хотя и в различной степени, проявлять восстановительные свойства. Если металлу присущи несколько степеней окисления, то те его соединения, в которой он проявляет низшую их них, также обычно являются восстановителями. Окислителями могут быть те соединения металлов, в которых степень окисления металлов велика — равна номеру группы, в которой находится металл, или близка к нему. Неметаллы проявляют как положительную так и отрицательную степень окисления. Естественно, что соединения, содержащие неметаллы в высших положительных степенях окисления, могут быть окислителями, а соединения, в которых неметалл проявляет отрицательную степень окисления, - восстановителями. К широко применяемым в промышленности восстановителям относятся водород, углерод и СО. К сильным окислителям принадлежат неметаллы верхней части VI и VII групп. Сильнее всего окислительные свойства выражены у фтора.

Реакции, протекающие с изменением степеней окисления элементов, называются ОВ.

1. Межмолекулярные (окислитель и восстановитель находятся в разных веществах), например: Zn+2HCl=ZnCl2+H2;

2. Внутримолекулярные (окислитель и восстановитель находятся в одном и том же веществе): (NH4)2Cr2O7=N2+Cr2O3+4H2O

3. Диспропорционирование — один и тот же элемент, будучи в одной степени окисления, в ходе окислительно-восстановительной реакции одновременно играет роль окислителя и восстановителя, при этом из одной промежуточной степени окисления получаются две: Cl2⁰+H2O=HCl^-1+HCl⁺¹O;

4. Конпропорционирование — один и тот же элемент в ходе окислительно-восстановительной реакции одновременно играет роль окислителя, находясь в более высокой степени окисления, и восстановителя,находясь в более низкой степени окисления, при этом из двух разных степеней окисления одного и того же элемента образуется одна промежуточная: 2H2S^-2+S⁺⁴O2=3S⁰+2H2O.

56. Восстановительные потенциалы.

Для количественной характеристики окислительно-восстановительной активности веществ, используют восстановительные потенциалы. ВП — это равновесная разность потенциалов между электролитом и металлом (или другим проводником) при которой с равной скоростью протекает реакция окисления и восстановления. Простейший пример возникновения окислительно-восстановительного потенциала представляет система, в которой устанавливается равновесие между атомами металла и соответствующими катионами раствора, напр.: Zn<=>Zn2+ + 2е, Сu<=>Cu2+ + 2е и т.п. В таких системах окислительно-восстановительный потенциал зависит от природы металла и термодинамич. активности окисленной формы (Zn2+, Cu2+). Стандартный восстановительный потенциал Е⁰ — стандартная свободная энергия реакции, отнесённая к заряду электронов, участвующих в реакции: Е⁰=-G⁰/n_e*F. В качестве точки отсчёта принят потенциал восстановления иона водорода (так называемый «водородный ноль»): H+ + 1e=1/2Н2 Е⁰=0 В

Величины остальных потенциалов приведены в приложении методички относительно этого потенциала. С помошью этой таблицы можно решать вопрос о направлении и полноте протекания тех или иных ОВ процессов. Если Е⁰<0, то входит более сильный элемент-восстановитель; Если Е⁰>0, то входит боле сильный элемент-окислитель.

Т. о., окислительно-восстановительный потенциал можно рассматривать как меру стандартной своб. энергии окислительно-восстановительного процесса. В связи с этим Е0 м.б. также вычислены из термодинамич. данных и констант равновесия соответствующих процессов и сами могут служить для их нахождения.