4.3 Окислительно-восстановительные реакции

4.3.1 Общие сведения об окислительно-восстановительных реакциях

Любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой процесс взаимодействия веществ с изменением степени окисления элементов.

Окислением называется процесс отдачи электронов. Вещество, в состав которого входит элемент, отдающий электроны и, вследствие этого, повышающий свою степень окисления, называется восстановителем.

Восстановлением называется процесс присоединения электронов. Вещество, в состав которого входит элемент, принимающий электроны и, вследствие этого, понижающий свою степень окисления, называется окислителем.

Т

2 e^–

аким образом, окислитель принимает электроны и восстанавливается, а восстановитель отдаёт электроны и окисляется. Разумеется, что в любой окислительно-восстановительной реакции число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем.

-1

-1

0

0

2 KI (восстановитель) + Cl₂ (окислитель)  I₂ + 2 KCl

Если атом некоторого элемента находится в высшей степени окисления, то он не может отдавать электроны и далее повышать степень окисления, т.е. он не может быть восстановителем. Атомы в высшей степени окисления могут быть только окислителями. Например, азотная кислота во всех окислительно-восстановительных реакциях ведёт себя как окислитель, т.к. атом азота в молекуле HNO₃ находится в высшей степени окисления +5. Если атом некоторого элемента находится в низшей степени окисления, то он не может принимать электроны и далее понижать степень окисления, т.е. он не может быть окислителем. Атомы в низшей степени окисления могут быть только восстановителями. Например, иодид калия проявляет за счёт иодид иона только восстановительные свойства, т.к. атом йода имеет низшую степень окисления – минус 1. Если степень окисления элемента промежуточная, то в зависимости от условий реакции этот элемент может проявлять как свойства восстановителя, так и свойства окислителя. Некоторые вещества, содержащие в своём составе атомы в промежуточной степени окисления, могут в одной и той же реакции выступать как в роли окислителя, так и в роли восстановителя. Наиболее характерна эта реакция для неметаллов. Например, в реакции

0

-1

+5

3 Cl₂ + 6 NaOH  NaClO₃ + 5 NaCl + 3 H₂O

хлор, находясь в промежуточной степени окисления (0), сам себя окисляет и восстанавливает. Поэтому такие окислительно-восстановительные реакции носят название реакций самоокисления-самовосстановления (или диспропорционирования).

Окислительно-восстановительная активность соединения определяется не только характером степени окисления, но и устойчивостью элемента в данной степени окисления. Если атом находится в неустойчивой степени окисления, то вещество, в состав которого входит этот атом тоже будет неустойчивым; такое вещество будет легко вступать в реакции, в результате которых степень окисления элемента изменится на более устойчивую.