ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления элементов, участвующих в них, называют окислительно-восстановительными.

Степенью окисления называется относительный заряд атома элемента, измеряемый количеством частично или полностью отданных (принятых) электронов.

Вещества, атомы, ионы, которые принимают электроны и понижающие свою степень окисления называются окислителями. Вещества, атомы, ионы, которые отдают электроны и повышающие свою степень окисления, называются восстановителями. Процесс принятия электронов называется восстановлением,а процесс отдачи электронов – окислением.

Важнейшие окислители и восстановители приведены в табл.

Например,

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Cu2+ + 2e = Cu0 – восстановление, CuSO4 – окислитель;

Fe0 − 2e = Fe2+ – окисление, Fe – восстановитель.

Классификация окислительно-восстановительных реакций основывается на том, где расположены атомы окислителя и восстановителя, т. е. в состав каких молекул они входят. Все окислительно- восстановительные реакции подразделяются на три основных класса:

1 Реакции межмолекулярного окисления-восстановления.

К реакциям данного типа относятся такие реакции, в которых атомы окислителя и восстановителя входят в состав молекул разных веществ. Например

 

 

2 Pеакции внутримолекулярного окисления-восстановления.

К реакциям данного типа относятся такие реакции, в которых атомы окислителя и восстановителя

входят в состав одной молекулы. Например

 

↑ ↑

в-ль. ок-ль

3 Реакции самоокисления-самовосстановления (peaкциu диспропорционирования).

К реакциям данного типа относятся такие реакции, в которых окислителем и восстановителем является один и тот же атом (ион). Например

 

здесь Cl⁺⁵ – окислитель и восстановитель.

 

 

Для обратимой ред – окс системы, выражаемой уравнением

а Окисл + ne ⇔ b Восст.

величина окислительно-восстановительного потенциала (Е) определяется по уравнению

Е = Е 0+ (R T / n F) ln ([Окисл] ^а /[Восст] ^b),

где Е – окислительно-восстановительный потенциал, В;

Е 0 – стандартный окислительно-восстановительный потенциал, В;

Т – абсолютная температура, К;

n – число электронов, участвующих в реакции;

F – число Фарадея, равное 96500 Кл; [Окисл] – концентрация окисленной формы, моль/дм3;

[Восст] – концентрация восстановленной формы, моль/дм3.

 

Если в реакции принимают участие H+ – ионы, то значение E зависит от [H+]

Е = Е 0+ (R T / n F) ln ([Окисл] а [H+] m /[Восст] b),

Если заменить константы их числовыми значениями и перейти от ln к lg, то при T = 298K (25 °C) уравнение примет вид

Е = Е 0+ (0,059/ n) lg ([Окисл] а [H+] m /[Восст] b).

Таким образом, потенциал окислительно-восстановительной системы (Е 0) зависит от: природы реагирующих веществ, температуры, концентрации окисленной и восстановленной форм, а также концентрации H+ – ионов.

При 25 °C этот коэффициент (R T /F) равен 0,059; при 30 °C – 0,060, то есть температура не очень сильно влияет на потенциал. Более существенно влияние температуры на энергию активации