Окислительно-восстановительные реакции

Видео: ОВР

Слово "окисление" изначально подразумевало взаимодействие конкретного вещества с кислородом, с образованием оксида, так как кислород был исторически признан первым окислителем. Под окислением понимали присоединение кислорода, а под восстановлением — отдачу его. Так что термином «окисление — восстановление» давно оперировала химия. Окислительно-восстановительные реакции позже стали считаться такими процессами, в результате которых происходит передача электронов от одного к другому атому, поэтому этот термин приобрел более широкий смысл. Например, при горении магния в кислороде: 2Mg + O2 2MgO происходит передача электронов от магния к кислороду.

Видео: ОГЭ ГИА ХИМИЯ 2017 Задание 20 ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ОВР БАЛАНС Демо Видео урок

Окислительно-восстановительные реакции характеризуются тем, что в них взаимодействуют реагенты, называемые окислителями и восстановителями. Вещества, атомы которых отдают электроны, считаются восстановителями. Химические соединения, атомы которых принимают электроны, называют окислителями. В приведенной выше реакции магний является восстановителем, сам при этом окисляется, то есть отдает электрон. Кислород восстанавливается — принимает электрон и является окислителем. Другой пример: CuO + H2 Cu + H2O. При нагревании оксида меди в токе водорода ионы меди принимают от водорода электроны. Являясь окислителем, они восстанавливаются до элементарной меди. Атомы водорода отдают электроны, являясь восстановителем, а сам водород окисляется.

Таким образом, процессы окисления и восстановления происходят одновременно: восстановители окисляются, а окислители восстанавливаются. Окислительно-восстановительные реакции получили такое название, так как между этими взаимообратными процессами существует неразрывная связь. То есть, если есть атомы, которые отдают электроны, то обязательно присутствуют и такие, которые эти электроны принимают. При этом как у окислителя, так и у восстановителя меняется степень окисления. В результате могут образовываться химические соединения с любым типом связи атомов в молекулах.

Основные типы окислительно-восстановительных реакций:

1. Межмолекулярные — окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы входят в состав молекул разных химических веществ, например: 2HCl + Zn ZnCl2 + H2&uarr- (цинк — восстановитель, катион водорода — окислитель).
2. Внутримолекулярные — окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы входят в состав молекулы одного и того же химического вещества, например: KClO3 2KCl + 3O2&uarr- (в молекуле бертолетовой соли кислород — восстановитель, хлор — окислитель).
3. Самоокисление-самовосстановление или диспропорционирование — один и тот же химический элемент в реакции является и восстановителем, и окислителем, например: 3HNO2 HNO3 + 2NO&uarr- + H2O (атом азота в азотистой кислоте является как восстановителем, так и окислителем, продукт окисления — это азотная кислота, продукт восстановления — монооксид азота).
4. Конпропорционирование или репропорционирование — один и тот же химический элемент, имеющий в молекуле разные степени окисления, в результате приводится к единой степени окисления, например: NH4NO3 N2O + 2H2O.

Окислительно-восстановительные реакции бывают представлены в общем или электронном виде. Можно рассмотреть на примере химического взаимодействия: 2FeCl3 + H2S FeCl2 + S +2HCl. Здесь атом железа является окислителем, так как принимает один электрон и меняет степень окисления с +3 на +2: Fe+³- + e Fe+ . Ион серы является восстановителем, окисляясь, он отдает электрон и меняет степень окисления с -2 на 0: S — e S°. Методы электронного или ионно-электронного баланса применяются для расстановки стехиометрических коэффициентов в уравнении.

Окислительно-восстановительные реакции широко распространены и имеют большое значение, так как они лежат в основе процессов горения, гниения, тления, дыхания, обмена веществ, усвоения углекислого газа растениями, а также в основе других биологических процессов. Также они применяются на различных производствах для получения металлов и неметаллов из их соединений. Например, на них основано получение аммиака, серной и азотной кислот, некоторых строительных материалов, медикаментов и многих других важных продуктов. Также они используются в аналитической химии для определения различных химических соединений.