Окислительно-восстановительные реакции. Окислительно-восстановительный потенциал

Окислительно-восстановительные реакции

Важнейшими окислителями являются:

1)  неметаллы – O₂, O₃, Cl₂, Br₂, S.

2)  соединения, содержащие атомы элементов в высшей с.о. – KMn⁺⁷O₄, K₂Cr₂⁺⁶O₇, NaBi⁺⁵O₃, Pb⁺⁴O₂, HN⁺⁵O₃, HCl⁺⁷O₄, H₂S⁺⁶O₄.

3)  положительно заряженные ионы металлов – Sn⁺⁴, Fe⁺³, Au⁺³, Cu⁺² и другие (высшая с.о.).

4)  соединения, содержащие атомы элементов в промежуточной с.о. – KCl⁺⁵O₃, H₂O₂^-1 (могут быть и восстановителями).

Важнейшими восстановителями являются:

1)  нейтральные атомы металлов – K, Ca, Ba, Zn, Fe, Mg, Al.

2)  неметаллы – H₂, C (уголь).

3)  соединения, содержащие атомы элементов в низшей с.о. – H₂S^-2, HCl^-1, HBr^-1, HI^-1, NaBr^-1, KI^-1, N⁺³H₃.

4)  положительно заряженные ионы металлов – Sn⁺², Fe⁺², Cu⁺¹, Cr⁺³ (низшая с.о.).

5)  соединения, содержащие атомы элементов в промежуточной с.о. – C⁺²O, KN⁺³O₂, Na₂S⁺⁴O₃ (могут быть и окислителями).

Типы ОВР

1.  Межмолекулярные реакции -  реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в молекулах разных соединений.

H₃As⁺³O₃ + H₂O₂^-1 = H₃As⁺⁵O₄ + H₂O^-2

    в-ль              о-ль

в-ль   As⁺³ – 2e = As⁺⁵    2   1     окисление о-ль   2 O^- + 2e = 2 O^-2    2   1     восстановление

2.   Внутримолекулярные реакции -  реакции, когда окислитель и восстановитель находятся в одном и том же соединении.

4 HN⁺⁵O₃^-2 = 4 N⁺⁴O₂+ O₂⁰ + 2 H₂O

о-ль  в-ль

о-ль   N⁺⁵ + 1e = N⁺⁴    4     восстановление в-ль   2O^-2 – 4e = O₂⁰   1     окисление

3. Реакции диспропорционирования - в этих реакциях вещество, содержащее элемент в промежуточной с.о., образует соединения с более высокой и более низкой с.о. этого элемента.

Cl₂⁰ + H₂O = HCl^-1 + HCl⁺¹O

о-ль      в-ль

в-ль   Cl₂⁰ – 2e = 2 Cl⁺¹  2   1     окисление о-ль   Cl₂⁰ + 2e = 2 Cl^-1  2   1      восстановление

Окислительно-восстановительный потенциал

(ОВ-потенциал)

Количественной характеристикой окислительно-восстановительной способности веществ, т.е. способности отдавать и принимать электроны, является ОВ-потенциал – φ_ОФ/ВФ, В.

Sn⁺²Cl₂ + 2 Fe⁺³Cl₃ = Sn⁺⁴Cl₄ + 2 Fe⁺²Cl₂

I ОВ – пара:                        II ОВ – пара:

Sn⁺²Cl₂ - ВФ                        Fe⁺³Cl₃ – ОФ

Sn⁺⁴Cl₄ - ОФ                        Fe⁺²Cl₂ – ВФ

φ _Sn+4/Sn+2 = 0.15 B                 φ_Fe+3/Fe+2 = 0.77 B

Значение ОВ – потенциала зависит от природы окислителя и восстановителя, их концентрации и температуры. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:

φ_ОФ/ВФ = φ⁰_ОФ/ВФ + 0,059 lg [ОФ]^a

n          [ВФ]^b где φ⁰_ОФ/ВФ – стандартный ОВ – потенциал (Т = 298 К,   [ОФ] = [ВФ] = 1 моль/л);

n – число электронов в ОВР;

[ОФ] и [ВФ] – молярная концентрация ОФ и ВФ, моль/л;

a и b – коэффициенты уравнения реакции.