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 14.05.2021 23:28:38
23:07 Глава Евросовета оценил внесение Чехии в российский список недружественных стран
23:00 Слуцкая оценила перспективы Медведевой и Загитовой в большом спорте
22:50 Счета московского офиса «Радио Свобода» арестовали
22:45 Израильские военные заявили об обстрелах со стороны Сирии
22:23 Московский метрополитен потратит 95 миллионов рублей на ароматизацию воздуха
22:20 Россия возобновит международные перелеты еще из пяти городов
22:14 ХАМАС захотел перемирия с Израилем
20:46 Американцы объявили войну мясу
20:45 Россиянин покончил с собой на глазах у промучивших его пять часов приятелей
Больше новостей
СегодняБывший СССР Глобальное похолоданиеУкраина поднимает цены на газ из-за МВФ. Миллионы людей могут остаться без тепла и горячей воды
СегодняДом «Многие уезжают, студентов нет»В России обвалился спрос на съемное жилье. Ждать ли резкого снижения цен?
СегодняЦенности «Я словно оказался в сказке»Что творится на тайных секс-вечеринках Кремниевой долины
20:02 Фонарь в российском городе отремонтируют после обращения к Путину
21:48 Дзюба захотел «задать жару» на телевидении
21:51 Подсчитано количество запущенных по Израилю ракет
СегодняКультура Мать-героиняПытки, партизанки и сладкая месть: что не так с новым сезоном «Рассказа служанки»
13 мая 2021Интернет и СМИ Остров девственниковКак тысячи людей из интернета захотели создать свое государство, а в президенты позвали Илона Маска
21:05 Производителей зеленых товаров обвинили в угнетении китайцев
19:12 Российский рецидивист убил 88-летнюю труженицу тыла из-за оплаты покраски стен
21:49 Россия возобновит авиасообщение с несколькими странами с 25 мая
СегодняИнтернет и СМИ Россия лайкающаяЧто на самом деле смотрят и ищут россияне в интернете
13 мая 2021Культура «Вау, на меня орет чувак из "Криминального чтива"»Крис Рок о возвращении «Пилы», фанатах хорроров и Сэмюэле Л. Джексоне
20:53 Агент Роналду оценил шансы футболиста на возвращение в Португалию
21:43 Россияне отказались от идеи покупки жилья на популярном курорте
18:13 Назван дом с арендой в миллионы долларов
12 мая 2021Россия «Запретите оружие — возьмет молоток»Нападение на школу в Казани унесло девять жизней. Как избежать повторения трагедии?
13 мая 2021Россия «Я готов на все, чтобы Мишка начал ходить»Ребенку нужна срочная операция на позвоночнике. Помогите папе спасти сына
21:40 США призвали Азербайджан немедленно отвести войска от границы с Арменией
20:43 Российский прокурор подал в суд на Dolce & Gabbana за пост в Instagram
21:19 Собянин оценил эффективность вакцинации от коронавируса
11 мая 2021Силовые структуры «Их жизнь на зоне не стоит и гроша»12 лет назад застрелили вора в законе Япончика. Как сегодня судят его убийц?
13 мая 2021Мир Весеннее обострениеРакетные удары и уличные бои. Начнут ли Израиль и Палестина полномасштабную войну?
20:34 Потерявший работу россиянин стал блогером и исполнил мечту больной жены
21:17 В Китае появится копия «Титаника»
20:33 В США назвали способ заставить Россию присоединиться к Западу
12 мая 2021Силовые структуры «Во мне проснулся монстр»Стрельба в казанской школе: что заставило студента колледжа открыть огонь по детям?
11 мая 2021Бывший СССР Тень драконаКитай начал активно вмешиваться в дела бывших советских республик. Чем это грозит России?
21:09 Сосед рискнул жизнью и спас двухлетнюю девочку от падения с шестого этажа
20:26 Живущего в роскоши принца Гарри обвинили в «игре в жертву»
20:56 Российский вирусолог сравнил опасность первого и второго годов пандемии
12 мая 2021Силовые структуры У казанского стрелка нашли болезнь мозгаДиагноз не помешал ему купить оружие для нападения на школу
13 мая 2021Из жизни Уплыл в никудаКак одинокий моряк попытался предотвратить ядерную войну, но бесследно исчез
20:17 Россия и Израиль оставят авиасообщение открытым
20:48 Кот сбежал из багажного отсека самолета и загонял сотрудников аэропорта в России
20:40 Грузия и Молдавия подпишут с Украиной меморандум о взаимопонимании
Сегодня Пот, слезы и счастье настоящего автоспорта вместе с LadaКаково это — проехать гонку, не будучи гонщиком
12 мая 2021Спорт Выше головыСоветский легкоатлет положил конец господству американцев в прыжках в высоту. Почему он покончил с собой?
19:55 Украинская теннисистка объяснила попадание допинга в организм сексом
19:51 Слепаков в стихах сообщил о разводе
20:32 Изменены представления о размерах нейтронных звезд
12 мая 2021Экономика Высокогорный бюджетСеверному Кавказу решили дать еще больше денег. Почему все прошлые планы его развития не сработали?
19:49 В Совфеде назвали условие для расширения списка недружественных России стран
20:21 Россияне повально захотели поехать в три города внутри страны в июне
19:42 Американца посадили на 15 лет за шпионаж на Россию
20:13 Главарь банды угонщиков автомобилей участвовал в российском шоу о магии
19:31 Попытка парня спасти девушку от неловкости в спортзале выставила его извращенцем
20:07 От министра здравоохранения Украины потребовали отставки
19:28 Советник Шойгу оценил предвыборный ролик бывшей солистки «Тату» фразой «Это прикол?»
19:46 Google поможет развернуть спутниковый интернет Илона Маска
19:25 Два украинских министра подали в отставку
19:45 МИД России прокомментировал требования в отношении США
19:13 Подтвержден взрыв звезды вблизи Земли
19:40 Россиянам назвали опасные причины носовых кровотечений
19:05 Ведущий Comment Out стал вести шоу на «России 1»
18:59 Захарова отреагировала на отставку генпрокурора Чехии
19:36 Российским пенсионерам посоветовали воздержаться от поездок на море
18:55 Илон Маск включился в развитие криптовалюты Dogecoin
19:26 В Москве напали на студентку МГУ и избили монтировкой
18:49 Назван лучший гол десятилетия в чемпионате России по футболу
19:18 Жену вынудили поделиться деньгами покойного мужа с любовницей
19:09 Турция задумалась о вводе войск в Иерусалим