1.2. Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называются химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов вследствие перераспределения электронов между ними.

Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, вычисленный исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле всегда равно нулю.

Окислением называется процесс отдачи электронов атомом вещества, сопровождающийся повышением степени его окисления. Восстановлением называется процесс присоединения электронов атомом вещества, сопровождающийся понижением степени его окисления. Окислителем называется вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие электроны, т.е. окислитель-акцептор электронов. Сильные окислители: F₂, O₂, O₃, H₂O₂, Cl₂ (особенно в водном растворе), HClO, HСlO₃, H₂SO₄ (только концентрированная), HNO₃ (любой концентрации), царская водка (смесь концентрированных HNO₃ и HСl), NO₂, KMnO₄ (особенно в кислом растворе), MnO₂, K₂Cr₂O₇, CrO₃, PbO₂ и др. Слабые окислители: J₂, бромная вода (Br₂ + H₂O), SO₂, HNO₂, Fe³⁺ и др.

Восстановителем называется вещество, в состав которого входят атомы, отдающие электроны, т.е. восстановитель-донор электронов. Сильные восстановители: щелочные и щелочноземельные металлы, Mg, Al, H₂ (особенно в момент выделения), HJ и йодиды, HBr и бромиды, H₂S и сульфиды, NH₃, PH₃, H₃PO₃, C, CO, Fe²⁺, Cr²⁺ и др. Слабые восстановители: малоактивные металлы (Pb, Cu, Ag, Hg), HCl и хлориды, SO₂, HNO₂ и др.

Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряженный восстановитель: окислитель + е ↔ сопряженный восстановитель. Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращается в сопряженный окислитель: восстановитель – е ↔ сопряженный окислитель.

Совокупность окислителя (восстановителя) с продуктом его превращения составляет сопряженную окислительно-восстановительную пару.

Окислитель и восстановитель всегда реагируют между собой в соотношении их окислительно-восстановительных эквивалентов или кратных им величин.

Эквивалентом окислителя или восстановителя является его частица (реальная или условная), которая, соответственно, присоединяет или отдает один электрон.

Молярная масса эквивалента М(Х) окислителя или восстановителя равна их молярной массе М(Х), умноженная на фактор их эквивалентности ¹/_z в данной реакции. Фактор эквивалентности окислителя или восстановителя равен 1/z, где z - число электронов, принятых или отданных одной частицей (молекулой, атомом, ионом) окислителя или восстановителя.

1.2.1. Типы окислительно-восстановительных реакций.

1. Межмолекулярные реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в составе разных молекул, например:

2. Внутримолекулярные (степени окисления изменяют разные атомы одного и того же соединения):

1. Диспропорционирования (атомы одного и того же элемента выступают в качестве и окислителя, и восстановителя):

Для реакции конпропорционирования, наоборот, атомы одного и того же элемента из высокой и низкой степени окисления переходят в некоторую промежуточную: