Тема: Редокс-процессы (овр) и равновесия. Редокс-потенциалы, биологическая роль

Цели изучения: получить представление о редокс-процессах (ОВР) в живых организмах, усвоить условия их самопроизвольного протекания, механизм возникновения редокс-потенциалов, осознать их биологическое значение.

 Повторить: окислительно-восстановительные реакции, метод электронного баланса расстановки коэффициентов в уравнениях ОВР, факторы, влияющие на протекание ОВР, энергия Гиббса.

Учебно-целевые вопросы

1. Основные понятие темы: ОВР, окисление, восстановление, окислитель, восстановитель, степень окисления.

2. Составление уравнений ОВР.

3. Факторы, влияющие на протекание ОВР.

4. Редокс-потенциал как количественная характеристика окислительной способности вещества.

7. Биологическая роль редокс-процессов.

Краткая теоретическая часть

В неорганической химии ОВР формально могут рассматриваться как перемещение электронов от атома одного реагента (восстановителя) к атому другого (окислителя), например:

При этом окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется. При протекании реакций в гальваническом элементе переход электронов осуществляется по проводнику, соединяющему электроды элемента, и изменение энергии Гиббса в данной реакции может быть превращено в полезную работу. В отличие от реакций ионного обмена ОВР в водных растворах протекают, как правило, не мгновенно.

 Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – это хими-ческие реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ и реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

Степень окисления (с.о.) – это условный заряд атома в соединении, вычисленный, исходя из предположения, что все связи в молекуле имеют ионный характер.

Наиболее электроотрицательные элементы в соединении имеют отрицательные степени окисления, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью - положительные.

Степень окисления – формальное понятие; в ряде случаев степень окисления не совпадает с валентностью.

Окисление – процесс отдачи электронов, сопровождающийся повышением степени окисления атома элемента.

Восстановление – процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижением степени окисления атома элемента.

Окислитель – вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие во время химической реакции электроны (окислитель – акцептор электронов).

окислитель + ē ((;(( восстановитель

Восстановитель – вещество, в состав которого входят атомы, отдающие электроны (восстановитель – донор электронов).

восстановитель – ē ((;(( окислитель

Типичные окислители:

1. Свободные галогены, кислород, озон (F₂, О₂, О₃).

2. Некоторые соединения, содержащие атомы элементов с максимальной степенью окисления: H₂S⁺⁶O₄, KMn⁺⁷O₄, HN⁺⁵O₃ и др.

3. Катион водорода Н⁺ в растворах большинства кислот.

Типичные восстановители:

1. Металлы в свободном состоянии.

2. Свободный водород (Н₂), углерод (С), оксид углерода(II) (СО).

3. Некоторые соединения, содержащие атомы элементов с минимальной степень окисления: H₂S^–2, KI^–, HBr^–, N^–3H₃.