Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Восстановители, окислители. Процессы окисления и восстановления



Восстановители

Восстановителями могут быть нейтральные атомы, отрицательно заряженные ионы неметаллов, положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления, сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в состоянии промежуточной степени окисления, электрический ток на катоде.

Рассмотрим некоторые из них.

Нейтральные атомы. Типичными восстановителями из нейтральных атомов являются металлы. К металлам относятся S-элементы (кроме водорода и гелия), d–, f–элементы и 10 p–элементов. Электронная конфигурация последнего электронного слоя типичных металлов-восстановителей заканчивается так: ns1, ns2, ns2np1, ns2(n-1)d1.

Из нейтральных атомов восстановительные свойства могут проявлять и некоторые неметаллы, например, водород, углерод. В реакциях металлы легко отдают электрон, т.к. их энергия ионизации малая величина, и сами окисляются, повышая величину степени окисления

 
 


– это ОВР

восстановитель Mgo – 2ē = Mg+2 процесс окисления

окислитель 2Н+ + 2ē = Н2↑ процесс восстановления

ē

восстановитель 2Zn–4ē = 2Zn+2 окисление

окислитель O2o+4ē = 2O–2 восстановление

 

Отрицательно заряженные ионы неметаллов. Эти ионы образуются присоединением к нейтральному атому неметалла, имеющего большое сродство к электрону, одного или нескольких электронов и превращением их в отрицательно заряженный ион. Например, электронная конфигурация атома серы такова: 1s22s22p63s23p4. До завершения внешнего слоя 8-ю электронами сере не хватает двух электронов So….3s23p4 + 2ē = …3s23p6 => S2–

У атома брома последний электронный слой имеет 7 электронов и до завершения брому не хватает одного электрона 4s24p5 + ē = 4s24p6==>Br¯. Отрицательно заряженные ионы являются сильными восстановителями, т.к. они легко могут отдавать не только слабо удерживаемые избыточные электроны, но и другие электроны внешнего уровня.

Восстановительная способность отрицательно заряженных ионов с одинаковым зарядом возрастает с увеличением радиуса атома. Например, восстановительная способность галогенид-ионов в ряду растет слева направо Cl¯→ Br¯→ I¯, а фторид ион – (F¯) восстановительных свойств вообще не проявляет. В соединениях H2S, H2Se, H2Te, PH3, NH3, HI, HCl, HBr, AsH3 ионы восстановители: S2–, Se2–, Te2–, P3–, N3–, I, Cl, Br, As3–.

Положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления.



Такие ионы образуются из нейтральных атомов металлов в результате потери части электронов с внешней и предвнешней оболочки, например, электронная формула марганца такова: 1s22s22p63s23p63d54s2. Марганец отдав 2 электрона с внешней оболочки превращается в положительно заряженный ион Mn2+

Mn…3s23p63d54s2 – 2ē = …3s23p63d54so → Mn2+

24Cr[Ar]…3d54s1 – 2ē = 24Cr[Ar]3d44so → Cr2+

26Fe[Ar]…3d64s2 – 2ē = 26Fe[Ar]…3d64so → Fe2+

Положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления в реакциях проявляют восстановительные свойства, например:

10FeSO4+8H2SO4+2KMnO4 → 5Fe2(SO4)3+K2SO4+2MnSO4+8H2O

восстановитель 2Fe2+ – 2ē = 2Fe3+ окисление

окислитель MnO4 + 8H+ + 5ē = Mn2+ + 4H2O восстановление

или 2Fe – 2ē = 2Fe3+; Mn+7 + 5ē = Mn+2

Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в состоянии промежуточной степени окисления, являются восстановителями . Например,

5NaNO2+2KMnO4+3H2SO4 → 2MnSO4+5NaNO3+K2SO4+3H2O

восстановитель NO2 + H2O – 2ē = NO3 + 2H+

окислитель MnO4+8H+ + 5ē = Mn2+ + 4H2O

или – 2ē =

+ 5ē =

В соединении MnO2 марганец находится в промежуточной степени окисления (+4), а в процессе отдачи электронов он окисляется и его степень окисления возрастает до 6.

восстановитель – 2ē = 3 процесс окисления
окислитель + = 1 процесс восстановления

 

 

восстановитель MnO2 + 4OH – 2ē = MnO42– + 2H2O 3 процесс окисления
окислитель ClO3 + 3H2O + 6ē = Cl + 6OH 1 процесс восстановления

 

 

Окислители

Окислители – это частицы (атомы, ионы, молекулы), принимающие в результате реакции электроны. Процесс принятия электронов называют восстановлением. При восстановлении величина О.Ч. или степени окисления уменьшается. Окислителями могут быть нейтральные атомы и молекулы; положительно заряженные ионы металлов в высшей степени окисления; сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла в состоянии высокой степени окисления; сложные ионы и молекулы, содержащие атомы неметалла в состоянии положительной степени окисления; катионы водорода (Н+).



 

Нейтральные атомы, имеющие на последнем энергетическом уровне от 4 до 7 электронов (ns2np2 – ns2np5)

…3s23p2 – …3s23p5,

Si Cl

– это неметаллы, характеризующиеся большим сродством к электрону или большой электроотрицательностью.

7N 1s22s22p3 + 3ē → 1s22s22p6 → N3–

17Cl 1s22s22p63s23p5 + ē → 1s22s22p63s23p6 → Cl¯

Самые сильные окислители – атомы галогенов и кислорода, самые слабые окислители – атомы главной подгруппы четвертой группы (C, Si, Ge, Sn, Pb).

 

Положительно заряженные ионы атомов металлов с высокой степенью окисления: Sn4+, Fe6+, Ge4+, Cu2+, Cr6+, Mn7+

окислитель Cu2+ + ē =Cu+ процесс восстановления
восстановитель 2I¯ – 2ē = I2 процесс окисления

 

Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла в состоянии высшей степени окисления:

( [ ] , и др.

2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O

 

окислитель PbO2 + 4H+ + 2ē=Pb2+ + 2H2O 5 процесс восстановления
восстановитель Mn2+ + 4H2O – 5ē = MnO4¯ + 8H+ 2 процесс окисления

 

 

K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3NaNO2 → Cr2(SO4)3 + 3NaNO3 + K2SO4

окислитель Cr2O72 + 14H+ + 6ē = 2Cr3+ + 7H2O 1 процесс восстановления
восстановитель NO2¯ + H2O – 2ē = NO3¯ + 2H+ 3 процесс окисления

 

Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы неметалла в состоянии положительной степени окисления.

Сильными окислителями являются концентрированные кислоты: азотная – HNO3, серная - , селеновая - , теллуровая -

HClO3 + 3H2SO3 = HCl + 3H2SO4

окислитель ClO3 + 6H+ + 6ē = Cl + 3H2O 1 процесс восстановления
восстановитель SO32– + H2O – 2ē = SO42– + 2H+ 3 процесс окисления

 

2HI–1 + = I2º + + H2O

окислитель SeO42– + 2H+ + 2ē = SeO32– + H2O восстановление
восстановитель 2I¯ – 2ē = I2 окисление

2Asº + 3 = 3SO2 +

окислитель 2Asº + 3H2O – ē = AlO33– + 6H+ процесс восстановления
восстановитель SO42– + 4H+ + 2ē = SO2 + 2H2O процесс окисления

 

В табл. 1 приведены применяемые в практике восстановители и окислители.

Таблица 1

Применяемые в практике восстановители и окислители

Восстановители Окислители
а) металлы как простые вещества: Kº, Naº, Caº, Alº и др.; б) простые анионы неметаллов: S2–, Cl¯, I¯, Br¯, Se2– и др.; в) сложные анионы и молекулы, содержащие электроположительные элементы в промежуточной степени окисления: S+4O32–, N+3O2, As+3O3–3, Cr+3O2, [Fe+2(CN)6]4–, C+2O, N+2O, S+4O2 и др.; г) простые катионы в низшей степе- ни окисления: Fe2+, Sn2+, Cr3+, Cu+, Mn2+, As3+ и др.; д) некоторые неметаллы: C, H2, S, N2 и др.; е) катод при электролизе. а) неметаллы как простые вещества с большой электроотрицательностью: F2, O2, Cl2 и др.; б) простые катионы в высокой степени окисления: Sn4+, Fe3+, Cu2+ и др., а также H+; в) сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла в высшей степени окисления: , , , H O4 (CH3COO)4, и др.; г) сложные ионы и молекулы, содержащие атомы неметаллов в положительной степени окисления: , , , , , и др.; д) анод при электролизе.

 

Растворы кислот – более сильные окислители, чем растворы их солей, при этом окислительная активность первых тем значительнее, чем выше их концетрация. Так, KN+5O3 в водном растворе почти не проявляет окислительных свойств (необходим очень сильный восстановитель), разбавленная HN+5O3 является слабым окислителем, а концентрированная – один из наиболее энергичных окислителей.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!