10.5. Классификация окислительно-восстановительных реакций

Все окислительно-восстановительные реакции можно разделить на три группы: реакции межатомного или межмолекулярного окисления - восстановления, реакции диспропорционирования (самоокисления - самовосстановления) и реакции внутримолекулярного окисления - восстановления.

Реакции межатомного и межмолекулярного

окисления - восстановления

К этой самой многочисленной группе относятся реакции, у которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах: причем эти вещества могут быть как сложными, так и простыми. Эти реакции протекают и в газообразном состоянии, и с участием твердых веществ, и в растворе.

Примером реакции между газообразными веществами может служить реакция получения аммиака из простых веществ:

_{0 0 -3 +1}

3H₂ + N₂ = 2 NH₃ .

Реакции окисления металлов - пример взаимодействия твердых веществ с газообразными:

_{0 0 +2 -2}

2Mg + O₂ = 2MgO.

Твердые вещества реагируют с растворами:

_{-1 +4 0 +2 -1}

4HCl _(p) + MnO_2(т) = Cl_2(г) + MnCl_2(p) + 2H₂O_(ж).

Примерами окислительно-восстановительных реакций между твердыми веществами является:

_{0 +3 +3 0}

2Al_(m) + Fe₂O_3(m) = Al₂O_{3 (m)} + 2Fe_(m) .

Многие реакции протекают и в растворах:

_{+4 +6 +6 +3}

3Na₂SO₃+K₂Cr₂O₇+4H₂SO₄ = 3Na₂SO₄+Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+4H₂O .

К межмолекулярным относятся также реакции между веществами, в которых взаимодействующие атомы одного и того же элемента имеют различную степень окисления:

_{-2 +4 0}

2H₂S + H₂SO₃ = 3S + 3H₂O

_{-1 +5 0}

5HCl + HClO₃ = 3Cl₂ + 3H₂O .

Реакции диспропорционирования (дисмутации)

В реакциях диспропорционирования (самоокисления - самовосстановления или дисмутации) молекулы или ионы одного и того же вещества реагируют друг с другом как восстановитель и окислитель. Протекание таких реакций сопровождается одновременным увеличением и уменьшением степени окисления атомов одного и того же элемента (по сравнению с первоначальным). Такого рода реакции возможны для веществ, содержащих атомы с промежуточной степенью окисления.

К этой группе окислительно-восстановительных реакций относятся такие часто встречающиеся реакции:

_{0 +1 -1}

Cl₂ + H₂O = HClO + HCl

_{+4 +6 -2}

4Na₂SO₃ = 3Na₂SO₄ + Na₂S

_{+1 +5 -1}

3NaClO = NaClO₃ + 2NaCl

_{+5 +7 -1}

4KClO₃ = 3KClO₄ + KCl

Реакции внутримолекулярного окисления - восстановления

К внутримолекулярным относятся реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в одной и той же молекуле. В этом случае атом с большим значением степени окисления будет окислять другой атом с меньшим значением степени окисления. К ним относятся реакции термического разложения, например, реакция разложения бертолетовой соли

_{+5 -2 -1 0}

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

Сюда же следует отнести реакции разложения селитр:

_{+5 -2 +3 0}

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂

_{+5 -2 0 +4 0}

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂

К этому типу принадлежат реакции разложения веществ, в которых атомы одного и того же элемента имеют разные степени окисления. Примером такого рода веществ может быть аммиачная селитра:

_{-3 +5 +1}

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O

Тема 11. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ

“Существуют еще люди, на которых большее впечатление производят такие опыты, при которых признаки полученного электричества ярче выражены... Они хотят даже увидеть искру… Надо удовлетворить и этих людей”.

А. Вольта

Электрохимия представляет собой область химии, которая изучает реакции, связанные с процессами взаимного превращения химической и электрохимической форм энергии. Такие процессы называются электрохимическими.

Электрохимия рассматривает две большие области по смыслу противоположные друг другу, несмотря на то, что каждая из них подчиняется одним и тем же общим законам:

1. Процессы возникновения разности потенциалов и, следовательно, электрического тока в результате протекания химических реакций, например, в гальванических элементах.

(Химическая реакция  электрический ток)

2. Обратные им химические процессы, которые протекают при прохождении электрического тока через электролит. Процесс превращения электрической энергии в химическую называется электролизом.

(Электрический ток  химическая реакция)

Впервые идея о взаимосвязи электрических и химических явлений была высказана М.В. Ломоносовым. Однако доказать это впервые удалось итальянским ученым Л. Гальвани и А. Вольта.