Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Окисление - восстановление

Окисление-восстановление (далее О), окислительно-восстановительные реакции, реакции, сопровождающиеся изменением окислительных чисел Первоначально (со времени введения в химию теории горения А. Лавуазье, конец 18 в.) окислением назывались только реакции соединения с восстановлением — отнятие С введением в химию электронных представлений (1920—30) оказалось возможным широко обобщить понятие О.-в. и распространить его на реакции, в которых не участвует. Согласно электронной теории, окислением называется отдача электронов молекулой или ионом: – 2 = 2+.

  Восстановлением называется присоединение электронов молекулой или ионом: 2 + 2 = 2.

  Окислителями называется нейтральный молекула или ион, принимающие электроны (во втором примере молекула 2), восстановителями — нейтральный молекула или ион, отдающие электроны (в первом примере — ). Окисление и восстановление — взаимосвязанные процессы, которые всегда протекают одновременно. Когда одно вещество окисляется, то другое восстанавливается, и наоборот. Так, приведенные выше частные реакции окисления и восстановления составляют единый процесс О.-в.: + 2 = 2.

  Здесь окисляется до 2+, а 2 восстанавливается до 2.

  В химии окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных. Например, на них, как правило, основано получение простых веществ (металлов и неметаллов)

+ 2 = + 2,

2КВг + 2 = 2 + 2.

  В основе технического производства таких важнейших продуктов, как аммиак, азотная кислота, серная кислота, процессов сжигания топлива и горения также лежат реакции О.-в. В гальванических элементах (см. Химические источники тока) возникновение электродвижущей силы обусловлено протеканием реакции О.-в. При проведении электролиза на аноде происходит электрохимическое окисление, на катоде — электрохимическое восстановление. Например, при производстве электролизом раствора на аноде идет реакция – 1 = 1/22 (окисление аниона ), на катоде Н+ + 1 =1/2Н2 (восстановление катиона Н+). Коррозия металлов также связана с реакциями О.-в. и заключается в окислении металлов.

  Дыхание, усвоение растениями углекислого газа с выделением (см. Фотосинтез), обмен веществ и др. биологически важные явления представляют собой реакции О.-в. (см. Окисление биологическое).

  При составлении уравнений реакций О.-в. основная трудность заключается в подборе коэффициентов, особенно для реакций с участием соединений, в которых связь носит не ионный, а ковалентный характер. В этом случае полезны понятия электроотрицательности и окислительного числа (степени окисления). Электроотрицательность — способность в молекуле притягивать и удерживать около себя электроны. Степень окисления — такой заряд, который возник бы на в молекуле, если бы каждая пара электронов, связывающая его с др. была полностью смещена к более электроотрицательному (см. Валентность). Нахождение степени окисления в молекуле основано на том, что молекула в целом должна быть электрически нейтральной. При этом учитывается, что степень окисления некоторых элементов в соединениях всегда постоянна (щелочные металлы +1, щелочноземельные металлы и +2, +3, кроме перекисей, –2 и т.д.). Степень окисления в простых веществах равна нулю, а одноатомного иона в ионном соединении равна заряду этого иона. Например, рассчитаем степень окисления в соединении 227. Пользуясь постоянными значениями степеней окисления для К и О, имеем 2·(+1) + 7·(–2) = –12. Следовательно, степень окисления одного (чтобы сохранить электронейтральность молекулы) равна +6. На основе введенных понятий можно дать другое определение О.-в.: окислением называется увеличение степени окисления, восстановлением называется понижение степени окисления.

  Восстановителями являются почти все металлы в свободном состоянии, отрицательно заряженные ионы неметаллов (2– – 2 = °), положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления (), сложные ионы и молекулы, содержащие в промежуточной степени окисления (, ). В промышленности и технике широко используются такие восстановители, как и окись (восстановление металлов из окислов)

+ С = + СО, +СО = + СО2.

  сульфит 23 и гидросульфит 3 — в фотографии и красильном деле, металлический и свободный — для получения чистых металлов

4 + 4 = + 4,

2 +2Н2 = + 22.

  Окислителями могут быть нейтральные неметаллов (в особенности галогенов и положительно заряженные ионы металлов в высшей степени окисления (4+ + 2 = 2+), сложные ионы и молекулы, содержащие элементов в более высокой степени окисления (,,). Промышленное значение как окислители имеют: (особенно в металлургии), озон, и двухромовая кислоты и их соли, кислота, перекись перманганат известь и др. Самый сильный окислитель — электрический ток (окисление происходит на аноде).

  Для подбора коэффициентов в уравнениях реакций О.-в. служит общее правило: число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, принятых окислителем. Применяют обычно два метода подбора коэффициентов: метод электронного баланса и электронно-ионный метод.

  В методе электронного баланса подсчет числа принятых и отданных электронов производят на основании значений степеней окисления элементов до и после реакции. Например,



  Таким образом,  является окислителем, а  — восстановителем. Составляют частные реакции окисления и восстановления:



  В соответствии с приведенным выше правилом числа отданных и принятых электронов уравнивают. Полученные величины подставляют в исходное уравнение:

23 = 2 + 32.

  В электронно-ионном методе схему реакции записывают в соответствии с общими правилами составления ионных реакций, т. е. сильные электролиты записывают в виде ионов, а неэлектролиты, слабые электролиты, газы и осадки — в виде молекул. Не изменяющиеся в результате реакции ионы в такую схему не входят. Например,

4 + + 24 ® 24 + 2+ 4 + 2,

  в ионном виде:



  Рассчитав степени окисления, определяют окислитель и восстановитель и составляют частные реакции окисления и восстановления:

2 – 2 = 2,



  Во втором уравнении, перед тем как записать переход электронов, необходимо составить "материальный" баланс, т.к. в левой части уравнения есть О, а в правой их нет. Избыточные О связываются в молекулы воды ионами Н+, присутствующими в сфере реакции (кислая среда):



  Далее, как и в первом методе, находят коэффициенты-множители к частным уравнениям для достижения электронного баланса (в приведенном примере 5 и 2 соответственно). Окончательное уравнение имеет вид:

.

  Полученные коэффициенты подставляют в исходное уравнение:

  24 + 10 + 824 = 624 + 52 + 24 + 82.

  Аналогично составляют и уравнения реакций О.-в. в щелочной среде (вместо ионов Н+ в частных уравнениях фигурируют ионы ). Т. о., в уравнивании реакций по второму методу учитывают характер реакционной среды (кислая или щелочная либо нейтральная), которая сильно влияет и на направление реакции О.-в. и на продукты, получаемые в результате реакции. Например, равновесие окислительно-восстановительной реакции    в кислой среде смещено влево, а в щелочной — вправо. Сильный окислитель ион  в кислой среде восстанавливается до иона 2+, в щелочной среде — до иона , в нейтральной — до молекулы . См. также Окисление металлов, Восстановление металлов.

 

  Лит.: Кудрявцев А. А., Составление уравнений, М., 1968; Курс для средней школы, пер. с англ., 2 изд., М., 1972, гл. 12; Пособие для преподавателей средней школы, пер. с англ., ч. 1, М., 1973, гл. 12.

  В. К. Бельский.

 


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 26.01.2022 08:57:00
08:31 Признавшую биткоин страну призвали отказаться от него
08:31 В Приморье изменят закон о безнадзорных животных после гибели девочки от собак
08:26 В районе Алма-Аты ввели режим антитеррористической операции
08:20 Российского полковника обвинили в мошенничестве на 860 миллионов рублей
08:10 В Москве приостановили плановую госпитализацию детей из-за ситуации с COVID-19
08:06 Посольство России обвинило США в поддержке украинских неонацистов
08:03 Парень увидел фото новой знакомой и отменил свидание
07:58 Москвичка пожаловалась на автохлам в своем дворе и получила совет
07:57 Самая сексуальная спортсменка мира выложила видео пробежки в обтягивающих шортах
07:49 Звезда «Красотки» решил продать поместье с личным озером и футбольным полем
07:48 Ученые объяснили высокую заразность омикрон-штамма коронавируса
07:39 Володин ответил на заявление Байдена о санкциях против Путина
Больше новостей
СегодняБывший СССР «Украинское общество готово к драке» Почему в республиках бывшего СССР не прекращаются войны и цветные революции?
СегодняНаука и техника «За фасадом сверхдержавы скрывался жестокий и слабый режим» Как Сталин начал новые репрессии после окончания войны
СегодняЦенности Телефоны-раскладушки, кричащая сексуальность и тату на пояснице: как зумеры возвращают в моду стиль своих родителей?
07:35 Бородина рассказала о напавшем на нее с ножом мужчине
07:35 Россиянка побывала в Сочи зимой и пожаловалась на «странные ощущения» от курорта
07:32 Названы провоцирующие рак овощи
СегодняКультура Голливудская цыпа. Мел Гибсон сыграл усатую пародию на самого себя в новом детективе. Что из этого вышло?
СегодняСреда обитания Зерна катастрофы. Глобальное потепление угрожает существованию кофе. Что будут пить по утрам миллионы людей?
07:31 Россиянин накопил в квартире мусора на несколько КАМАЗов
07:22 В России предложили ввести единые правила для граффити
07:10 Блогерша раскрыла способы избавиться от стойких пятен на белых вещах
25 января 2022Бывший СССР «Война начинает управлять сама собой» Что стоит за очередным обострением украинского кризиса и какую угрозу он несет?
25 января 2022Россия Навального внесли в список террористов и экстремистов. В реестр также попали его соратники — у них заблокируют счета
06:56 США задумали заменить российский газ в Европе катарским СПГ
06:46 Россияне поспорили из-за использования старых букв в названии станции метро
06:45 Россиянам назвали способ выгоднее погасить ипотеку досрочно
25 января 2022Силовые структуры Служба мечты. Как гаишник из российской глубинки заработал на особняки, земельные участки и 22 квартиры
25 января 2022Из жизни «Тут я и узнала, что ад на земле существует» История россиянки, которая перебралась в Италию и увидела ее с иной стороны
06:42 Российские истребители Су-35С перебазируют в Белоруссию
06:42 Историк объяснил отказ Сталина от реформ
06:34 Миссия России в ООН назвала успех США в Афганистане лицемерием
25 января 2022Мир Замерзшие американцы и пленные коммунисты. Редкие кадры «забытой» войны в Корее на снимках лейтенанта армии США
25 января 2022Культура Попали в «Миротворец». Режиссер «Отряда самоубийц» снял антигеройский сериал с Джоном Синой. Чем он хорош?
06:31 Самый частый симптом коронавируса исчез у половины пациентов с омикроном
06:20 Сокровища Британии оказались под угрозой из-за глобального потепления
06:18 Дуэйн Джонсон анонсировал экранизацию популярной игры
25 января 202269-я параллель Затерянные во льдах. Полярные станции СССР и России 80 лет дрейфовали на льдинах. Что придет им на смену?
24 января 2022Россия «Ну че ты, Коля, плачешь?» Ради чего полицейские создают героиновые притоны по всей России?
06:07 Доктор Мясников раскрыл неочевидный признак рака
06:04 Россия обвинила США в саботаже борьбы с киберпреступностью
05:52 Постпредство России назвало страну с самым крупным долгом в бюджеты ООН
24 января 2022Мир Напряжение на границе с Украиной растет. Страны НАТО вывозят дипломатов из Киева и размещают дополнительные силы в Европе
24 января 2022Экономика «Чтобы не стать посмешищем на весь мир» Почему российские власти против запрета криптовалют вопреки позиции ЦБ?
05:51 Россияне обсудили коридоры московского «землескреба»
05:42 В Китае назвали антироссийские планы США утопией
05:32 На Украине предупредили о нарастающем «коме катастроф»
24 января 2022Путешествия «Мусульмане обстреливали машины» Россиянин отправился в миролюбивую Индию. С какими внезапными трудностями он столкнулся?
24 января 2022Мир Борис, ты не прав! Как вечеринки британского премьера в разгар пандемии испортили его репутацию и политическую карьеру
05:30 Россиянка назвала способ избежать разочарования на отдыхе в Таиланде
05:20 Украинский спутник потерялся после запуска
05:19 Врач рассказал о восстановлении легких бывших курильщиков
24 января 2022Культура Легендарный абортарий, голливудские дочки и мать тиктокера: как начался фестиваль «Сандэнс»
23 января 2022Силовые структуры «Он убивал людей под звон набата» Как советский крестьянин расстрелял соседей и сжег деревню из мести за травлю
05:12 Ученые назвали восемь препаратов для лечения омикрон-штамма
05:05 Мужчина пожертвовал собой ради спасения подруги
05:01 Российские федеральные трассы обеспечат связью LTE
23 января 2022Спорт «У тебя нет шансов пережить этот вечер» Главный нокаутер UFC одолел непобежденного француза и защитил титул чемпиона
23 января 2022Культура «Им сразу становилось плохо» Оружие Третьего рейха, террористов и спецслужб: кто создал «Новичок» и другие боевые яды?
05:01 Невролог назвала вредные для мозга БАДы
04:52 Американский телеканал обозначил украинский город российским
04:45 Россияне похвастались сосульками на крышах московских пятиэтажек
23 января 2022Интернет и СМИ Умер легендарный фотограф Стив Шапиро. Он снимал звезд XX века и показывал события, перевернувшие историю
23 января 2022Наука и техника Найти и уничтожить. Открыт новый путь к полному излечению человека от ВИЧ. Как он работает?
04:33 Описаны последние годы жизни Сталина
04:32 Еще в одном российском городе эвакуировали учащихся школ из-за «минирования»
04:19 Дептранс Москвы объяснил увеличение интервалов движения трамваев
22 января 2022Из жизни Маньяк с добрыми глазами безнаказанно пытал десятки женщин. Спустя 30 лет молчания он признается в новых преступлениях
04:17 Диетолог назвала продукты для укрепления суставов
04:15 Россиянам назвали порядок действий при обыске жилья
04:08 Больше трети россиян передумали брать ипотеку в 2022 году
04:02 Все школы в российском городе эвакуировали из-за письма с угрозами
04:01 Бритни Спирс снялась полуголой и пожаловалась на папарацци
03:45 В Роспотребнадзоре предупредили об опасной особенности омикрон-штамма у детей
03:39 Ученые предупредили о риске эпидемии гонконгского гриппа
03:38 Россия обвинила США во лжи о ситуации вокруг Украины
03:21 Приезжие поселились в подвале жилого дома в Москве
03:14 В США напомнили о сделанном в 2007 году Путиным предупреждении
03:10 Генсек ООН увидел связь между антипрививочниками и антисемитами
03:00 Германия призвала сделать одно исключение из антироссийских санкций
02:51 Терапевт сравнила заболеваемость COVID-19 между привитыми и непривитыми
02:36 В Москве увеличились интервалы движения трамваев
02:27 Россиянка пожаловалась на припаркованную у подъезда иномарку и получила совет
02:13 Кладоискатель нашел редчайшую золотую монету и продал ее за 68 миллионов рублей
02:05 Названы сроки пика пятой волны коронавируса в России
02:02 В России захотели зарегистрировать новое средство для лечения COVID-19
01:55 В Совфеде ответили на «пафос» украинского МИД
01:51 США пригрозили Белоруссии из-за ситуации вокруг Украины
01:45 Россияне пожаловались на нашествие клопов из-за приезжих в Москве
01:45 Россиян предупредили о подорожании детского питания
01:32 Врач назвала опасных переносчиков коронавируса в волну омикрона
01:20 «Макдоналдс» изменит рецепт популярного бургера
01:19 ФАС выступила против введения минимальной цены на пиво
01:10 Сальма Хайек снялась без макияжа в купальнике и взволновала фанатов
01:08 В Новгородской области пропала годовалая девочка
00:54 Северный флот начал учения в Баренцевом море
00:46 Макрон анонсировал переговоры с Путиным
00:40 Госдеп пообещал российской экономике масштабные проблемы из-за Украины
00:36 Историк рассказал о планах по замыканию Бульварного кольца
00:28 Участникам Олимпиады в Пекине приготовили презервативы вопреки запрету
00:20 Псаки ответила на вопрос о ближайших контактах Байдена и Путина
00:15 Миру предсказали наступление криптозимы
00:10 В США допустили удар российского «Кинжала» по Киеву
00:05 Аэропорт Стамбула сообщил о прекращении приема рейсов