Качествените характеристики на редокси реакции

Сред химични реакции, включително естеството, редокс реакции са най-често срещаните. Те включват, например, фотосинтеза, метаболизъм, биологични процеси и изгаряне на горива, получаване на метали и много други реакции. Редоксиреакциите отдавна са успешно използвани от човечеството за различни цели, но електронната теория на окислително-редукционни процеси, се появи наскоро - в началото на ХХ век.

С цел да се премести в съвременната теория на окислително-, е необходимо да се въведат няколко концепции - е валентност и окисляване състоянието и структурата на електронните обвивки на атомите на. С изучаването на такива теми, като периодично закона на DI Менделеев. основите на структурата на атома на елементи и химическо свързване и структура на молекулите. ние са били изложени на тези понятия. След това, ние ги разглеждаме по-подробно.

Състоянието на валентност и окисление

Валентността - комплекс понятие, което е възникнало заедно с концепцията на химичното свързване и се дефинира като свойство атома придават или заместват определен брой атоми на друг елемент, т.е. способността да образува химически връзки на атомите в съединенията. Първоначално определя от валентността на водород (неговата валентност взети равно на 1) или кислород (валентност равно на 2). По-късно, те започват да се направи разграничение на положителни и отрицателни валентност. Количествено, характеризиращ се с положителен валентността брой електрон отдаваща атома и отрицателен валентността на - брой на електрони, които трябва да бъдат приложени атом за прилагане на правилата на един октет (т.е. завършване на външно енергийно ниво). По-късно, понятието за валентността, е да се комбинират добре и естеството на химическите връзки между атомите възникне в тяхната съединение.

Обикновено, най-високата валенция групата съответства на броя на елементите в периодичната система. Но подобно на всички правила, има и изключения: например, мед и злато са в първата група от периодичната система и валентност трябва да бъде равен на броя на групата, т.е. 1, но в действителност, най-високата валенция на мед е 2, и златото - 3.

степента на окисление понякога се нарича окисление, електрохимична валентност или окисление концепция е условно. Така, в изчисляване на окисление е трябвало да се приеме, че молекулата е само йони, въпреки че повечето от съединенията не са в йон. Количествено, степента на окисление на атоми елемент в съединението се определя от броя прикрепени към атом или атоми изместен от електрони. По този начин, когато няма отместване на електрони е окисляване състояние нула, когато изместването на електрони към даден атом - е отрицателен при изместване от даден атом - положително.

Определяне на степента на окисление на атомите, необходими, за да следват следните правила:

1. В молекули на прости вещества и метали окисление равно на 0 атома.
2. Водородни почти всички съединения имат брой окисляване равен на един (и само активни метални хидриди равна -1).
3. За кислородни атоми в неговите типични съединения на степента на окисление -2 (изключения: БЗ 2 метали и пероксиди, кислород е броят на окисление на 2, съответно и -1).
4. Постоянно степен на окисление са също алкални атоми (1) и алкалоземен (2) метали и флуор (-1)
5. С прости йонни съединения, степента на окисление равни по големина и знак на електрическия заряд.
6. За ковалентни съединения по електроотрицателна атом има номер окисление със знака "-", и по-малко електроотрицателна - със знак "+".
7. За комплексни съединения посочва окисляване състоянието на централната атом.
8. Сума атоми окисление в молекулата е нула.

Например, ние определяме степента на окисление на съединението Se Н2 SeO3

По този начин, степента на окисление на водород е 1, -2 кислород и количеството на окисляване е 0, образуват експресията, като се отчита броят на атомите в съединение Н2 + Se х О3 -2:

Знаейки каква стойност елемент има степен на окисление на съединението е възможно да се предскаже химичните свойства и реакционната активност по отношение на други съединения, както и дали съединението с редуциращ агент или окислител. Тези понятия са напълно описани в теорията на окисление-редукция:

• Окисляване - Тази загуба електрон процес атом, йон или молекула, която води до увеличаване на окисление.

Al 0 -3e - = Al 3;

2Cl - -2Е - = Cl2

• Възстановяване - е процес, при който атом, йон или молекула придобие електрони, което води до намаляване на степента на окисление.

Са 2 + 2е - = Са 0;

• Оксиданти - съединения приемат електрони в химическа реакция, и намаляване - електрон отдаваща съединение. Намаляване окислява по време на реакцията, и окислителни агенти - са възстановени.
• Резюме на редокси реакции - движението на електрони (или електронни двойки компенсира) от един до другите вещества, придружен от промяна на атоми или йони на степен на окисление. В такива реакции, един елемент, който не може да бъде окислен без възстановяване друг, тъй като електронен път и винаги предизвиква окисление и редукция. Така, общият брой на електрони се изважда от окисляването на един член съвпада с броя на електроните, получени от друг елемент за възстановяване.

Например, ако елементите в съединенията са в техните по-високи окислителни състояния, те ще бъдат окисляване само свойства, поради факта, че дари електрони, те вече не може. Напротив, ако елементите в съединенията са в най-ниската си окисление, те показват само намаляване свойства, като електрони отдават те вече не могат. Атомите на елементи в междинно окисление, в зависимост от условията на реакцията, могат да бъдат окислител, така и редуциращи агенти. Ето един пример: сяра в най-високата си окисление 6 в SO4 съединение Н2. може да проявява окислителни свойства само във връзка Н2 S - сяра е в най-ниската си окисление -2 и ще проявяват само редуциращи свойства и съединението Н2 SO3 е в междинно окисление 4, сярата може да бъде както окислител и редуциращ агент.

Въз основа на стойностите на степени на окисление на елементи може да предскаже вероятността за реакция между субстанции. Ясно е, че ако двата елемента в техните съединения в по-високи или по-ниски степени на окисление, реакцията между тях е невъзможно. Реакцията е възможно, ако едно от съединенията може да проявява окислителни свойства, а другият - възстановяването. Например, в HI и Н2 S като йод или сяра, са в техните ниски окисление (-1 и -2), и може да се намали само, следователно, няма да реагират един с друг. Но те са перфектно взаимодействие с Н2 SO4. който се характеризира с намаляване свойства от Сярата е тук, в най-високата си степен на окисление.

Критични редуциращи и окисляващи агенти са представени в следващата таблица.

Всички метали и водород и силно намаляване uglerod.Naibolee - алкални и алкалоземни метали, както и лантаниди и актиниди. Слабите редуциращи агенти - благородни метали - Au, Ag, Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Rh.V големи подгрупи на периодичната система на неутрални атоми редуциращи способност се увеличава с увеличаване на атомен номер.

отрицателно заредени йони неметални

Отрицателно заредените йони са силни редуциращи агенти, поради факта, че те могат да бъдат дадени като излишните електрони и техните външни електрони. Намаляване на способности, за една и съща такса, се увеличава с увеличаване на радиуса на атома. Например, I - силен редуциращ агент от Br - и Cl - може също да бъде .Vosstanovitelyami S 2-. Se 2-. Te 2- и др.

положително заредени метални йони с по-нисък окисление

Метални йони нисш окисление могат да проявяват намаляване свойства, ако те се характеризират със състояние с по-висока степен на окисление. Например,

Sn 2+ -2Е - → Sn 4+ Cr 2+ -e - → Cr3 + Cu + -e - → Си2 +

Комплекс йони и молекули, съдържащи атоми в междинно окисление

Трудни или комплексни йони и молекули могат да проявяват намаляване свойства, ако техните съставни атоми са разположени в междинно окисление. Например,

Най-важните редукторите в практиката на изкуството и лаборатория

Въглероден, въглероден оксид (II), желязо, цинк, алуминий, калай, серниста киселина, сулфит и натриев бисулфит, натриев сулфид, натриев тиосулфат, водород, електрически ток

Обща схема Е + ne- → E п-

Оксиданти са атоми р - елементи. Типични неметали - флуор, кислород, хлор. Най-силните окислителни агенти - халогените и кислород. Основните подгрупите 7, 6, 5 и 4 групи надолу окислителната активност намаляват атома

положително заредени метални йони

Всички положително заредена метални йони в различна степен проявяват оксидиращи свойства. От тях, най-мощните окисляващи агенти - йони е в състояние високо окисляване, например, Sn 4+. Fe 3+. Cu 2+. благородни метални йони дори при ниска степен на окисление на силни окислители.

Комплекс йони и молекули, съдържащи метални атоми във висока окисляване състояние

Типични окислители са вещества, които включват метални атоми в най-високата окисляване състояние. Например, KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4, HAuCl4.

Комплекс йони и молекули, съдържащи неметални атоми в положителен окисляване състояние

Това е главно кислородни киселини и техните съответни соли и оксиди. Например, SO3. H2 SO4. HClO, HClO3. NaOBr и др.

увеличава оксидативния активност от дясно на ляво, и киселинни свойства на печалбата от ляво на дясно.

Най-важните редукторите в практиката на изкуството и лаборатория

Кислород, озон, калиев перманганат, хром и бихромат, азотна киселина, азотиста киселина, сярна киселина (конц), водороден пероксид, електрически ток, хлорна киселина, манганов диоксид, оловен двуокис, избелване на прах, натриев хипохлорит и калиев натриев Gipobromid калиев , хексацианоферат (III) калий.