Окислительно-восстановительные реакции

При химических реакциях число и характер связей между взаимодействующими атомами могут меняться, т.е. могут изменяться степени окисления атомов в молекулах.

Реакции, в результате которых изменяются степени окисления атомов, называются окислительно-восстановительными.

Примеры окислительно-восстановительных реакций (сокращенно ОВР):

Изменение степени окисления связано со смещением или передачей электронов. Независимо от того, переходят ли электроны с одного атома на другой или лишь частично оттягиваются одним из атомов, условно говорят об отдаче и присоединении электронов.

Процесс отдачи электронов атомом или ионом называется окислением. Процесс присоединения электронов называется восстановлением.

Вещества, атомы или ионы которых отдают электроны, называются восстановителями. В ходе реакции они окисляются. Вещества, атомы или ионы которых присоединяют электроны, называются окислителями. В ходе реакции они восстанавливаются.

Процессы окисления и восстановления изображаются электронными уравнениями, в которых указывается изменение степени окисления взаимодействующих атомов и число электронов, отданных восстановителем или принятых окислителем.

Примеры уравнений, выражающих процессы окисления:

Уравнения, выражающие процессы восстановления:

Окислительно-восстановительная реакция – это единый процесс, в котором окисление и восстановление протекают одновременно. Окисление одного атома всегда сопровождается восстановлением другого и наоборот. При этом общее число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем.

В соответствии с законом эквивалентов массы реагирующих веществ относятся друг к другу как молярные массы их эквивалентов. Эквивалентное количество вещества в ОВР зависит от числа электронов, отдаваемых или присоединяемых его атомами; молярная масса эквивалента рассчитывается по формуле:

, (1)

где М – молярная масса вещества, г/моль

М_экв – молярная масса эквивалента вещества, г/моль

–число отдаваемых или присоединяемых .электронов

Например, в реакции

атом марганца присоединяет 5 электронов, поэтому эквивалентным количеством является 1/5моль, а атом серы отдает 2 электрона и эквивалентным количеством является 1/2моль. Молярные массы эквивалентов соответственно равны

.

Типы окислительно-восстановительных реакций

Различают три типа химических ОВР: межмолекулярные, внутримолекулярные и реакции самоокисления-самовосстановления. Отдельную группу составляют электрохимические реакции.

1. Межмолекулярные ОВР — это реакции, в которых окислитель и восстановитель являются разными веществами:

2. Внутримолекулярные ОВР — это реакции, в которых меняются степени окисления разных атомов одной молекулы:

3. Реакции самоокисления-самовосстановления — это реакции, в которых происходит окисление и восстановление атомов одного и того же элемента:

4. Электрохимические реакции — это ОВР, в которых процессы окисления и восстановления разделены пространственно (протекают на отдельных электродах), а электроны передаются от восстановителя к окислителю по внешней электрической цепи:

Окислительно-восстановительные реакции обычно имеют сложный характер, но, зная формулы реагентов и продуктов реакции и умея определять степени окисления атомов, можно легко расставить коэффициенты в уравнении любой ОВР.