9.3.6. Окислительно-восстановительные реакции в растворах.

9.3.6.1.Общая характеристика окислительно-восстановительных реакций.

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называются процессы, сопровождающиеся изменением степени окисления элементов.

Поскольку для любой химической реакции алгебраическая сумма степеней окисления элементов для каждого вещества, участвующего во взаимодействии, и для реакции в целом равна нулю, ОВР являются двуединым процессом, при протекании которого происходит повышение степени окисления одних и понижение степени окисления других элементов.

Процесс, сопровождающийся повышением степени окисления элементов, называется процессом окисления; элемент, степень окисления которого в процессе реакции повышается, называется восстановителем.

Процесс, сопровождающийся понижением степени окисления элемента, называется восстановлением; элемент, степень окисления которого понижается, называется окислителем.

Формально ОВР можно рассматривать как реакции, сопровождающиеся переносом электронов от одних атомов или ионов к другим. При таком подходе процесс, идущий с присоединением электронов является процессом восстановления окислителя, т.е. элемента, электроны присоединяющего, а процесс, протекающий с потерей электронов, является процессом окисления восстановителя, т.е. элемента, электроны отдающего. Так, например, взаимодействие олова с хлором протекает с образованием хлорида олова(IV), содержащeго полярные связи Sn-Cl со смещением электронной плотности к атомам хлора, являющегося более электроотрицательным элементом, чем олово. Соответственно степени окисления олова и хлора в простых веществах равны нулю, а в продукте взаимодействия - +4 и -1

Sn⁰ + 2Cl = Sn⁺⁴Cl (9-64)

(Напомним, что знак степени окисления записывают перед числом в отличие от знака иона, который ставят после числа, например, Sn⁺⁴ и Sn⁴⁺). Для этой реакции окислителем является хлор, а восстановителем - олово; процессы окисления и восстановления протекают по уравнениям

Sn⁰ - 4e^- = Sn⁺⁴ (окисление)

Cl⁰ + 1e^- = Cl^-1 (восстановление)

Понятия "окисление" и "восстановление" распространяются также на ионы и на вещества, содержащие атомы, присоединяющие или отдающие электроны.

Различают четыре типа ОВР:

1. Межмолекулярные ОВР, при которых окислитель и восстановитель являются разными элементами, входящими в состав разных молекул, например, реакция (9-64).

2. Внутримолекулярные ОВР, в случае которых окислитель и восстановитель входят в состав одной и той же молекулы. К этому типу реакций относятся реакции разложения, например,

2Hg⁺²O^-2 = 2Hg⁰ + O⁰₂

3. Реакции диспропорционирования, в случае которых в качестве окислителя и восстановителя выступают атомы одного и того же элемента в одной и той же степени окисления, например,

3Cl + 6KOH = KCl⁺⁵O₃ + 5KCl^-1 + 3H₂O

4. Реакции контрдиспропорционирования, для которых окислителем и восстановителем являются атомы одного и того же элемента в разных степенях окисления, которые становятся одинаковыми в продуктах реакции, например,

KI⁺⁵O₃ + 5KI^-1 + 3H₂SO₄ = 3I₂ + K₂SO₄ + 3H₂O