Caracteristicile calitative ale reacțiilor redox

Printre reacțiile chimice, inclusiv natura, reacțiile redox sunt cele mai frecvente. Acestea includ, de exemplu, fotosinteza, metabolismul, procesele biologice si arderea combustibilului, obținerea metalelor și multe alte reacții. Reacțiile redox au fost mult timp folosite cu succes de către omenire în scopuri diferite, dar teoria electronului a proceselor redox a apărut recent - la începutul secolului XX,.

Pentru a trece la teoria modernă a oxido-reducere, este necesar să se introducă câteva concepte - este valență, starea de oxidare și structura cojile de electroni de atomi. Prin studierea acestor teme ca legea periodică a DI Mendeleev. bazele structurii atomilor elementelor și legare chimică și structura moleculelor. am fost expuși la aceste concepte. Apoi, noi le considerăm în detaliu.

Valența și oxidare

Valenței - concept complex, care a apărut împreună cu conceptul de legare chimică și este definit ca un atom de proprietate atașați sau să înlocuiți un anumit număr de atomi ai unui alt element de, adică, o capacitate de a forma legături chimice ale atomilor în compuși. determinată inițial de valență hidrogenului (valență luată egală cu 1) sau oxigen (valența egal cu 2). Mai târziu, au început să se facă distincția valența pozitivă și negativă. Cantitativ, caracterizată prin numărul de valență pozitivă de atomi donor de electroni, iar valența negativă - număr de electroni care trebuie atașate atom să pună în aplicare regulile unei octetului (adică finalizarea unui nivel de energie externă). Ulterior, conceptul de valență, a fost de a combina bine și natura legăturilor chimice dintre atomii apar în compusul lor.

De obicei, cea mai mare banda de valență corespunde numărului de elemente din sistemul periodic. Dar, la fel ca toate regulile, există excepții: de exemplu, cupru și aur sunt în primul grup a sistemului periodic și o valență ar trebui să fie egal cu numărul de grup, și anume 1, dar, de fapt, cea mai mare valență a cuprului este de 2, iar aurul - 3.

Starea de oxidare este uneori numit număr de oxidare, de valență electrochimică sau starea de oxidare concept este condiționată. Astfel, la calcularea o stare de oxidare se presupune să se presupună că molecula este numai ionii, deși majoritatea compușilor nu sunt la ion. Cantitativ, gradul de oxidare a atomilor elementelor din compusul este determinat de numărul atașat la un atom sau atomi dislocata din electroni. Astfel, atunci când nu există nici o deplasare a electronilor este starea de oxidare zero, atunci când deplasarea electronilor spre un anumit atom - este negativ la deplasarea printr-un anumit atom - pozitiv.

Determinarea gradului de oxidare a atomilor necesar să se urmeze următoarele reguli:

1. În moleculele de substanțe simple și starea de oxidare a metalelor egal cu 0 atomi.
2. Hidrogenul aproape toți compușii au un număr de oxidare egal cu una (și numai activ hidruri egal cu -1).
3. Pentru atomii de oxigen din compușii săi tipice ale stării de oxidare -2 (excepții: metale OF2 și peroxizi, oxigenul este numărul de oxidare +2, respectiv și -1).
4. grad constant de oxidare sunt, de asemenea, atomi alcalini (1) și alcalino-pământoase (2) metale și fluor (-1)
5. În compușii ionici simpli, gradul de oxidare egală în mărime și semn sarcinii sale electrice.
6. Pentru compușii covalenți mai electronegativ are un număr de oxidare cu semnul „-“, și mai puțin electronegativ - cu semnul „+“.
7. Pentru compușii complecși indica starea de oxidare a atomului central.
8. Cantitatea atomii de oxidare din moleculă este zero.

De exemplu, definim gradul de oxidare în compusul Se H2 SeO3

Astfel, gradul de oxidare a hidrogenului este 1, -2 oxigen, iar cantitatea de oxidare este 0, formează expresia, luând în considerare numărul de atomi din H2 compus + Se x O3 -2:

Știind elementul ce valoare are un grad de oxidare în compusul este posibil să se prezică proprietățile chimice și activitatea de reacție în raport cu alți compuși, precum și dacă compusul cu un agent reducător sau agent de oxidare. Aceste concepte sunt pe deplin dezvăluite în teoria oxido-reducere:

• Oxidarea - Acest proces atom pierdere de electroni, ioni sau molecule, ceea ce conduce la creșterea oxidare.

Al 0 -3E - = Al +3;

2CI - -2E - = Cl2

• Recuperare - este procedeul în care atomul, ionul sau molecula de electroni dobândi, ceea ce duce la o scădere a gradului de oxidare.

Ca + 2 + 2e - = Ca 0;

• Oxidanti - compuși accepta electroni într-o reacție chimică și reducerea - compus donor de electroni. Reducerea oxidat în timpul reacției, și agenți de oxidare - sunt restaurate.
• Rezumatul reacțiilor redox - mișcarea electronilor (sau perechi de electroni offset) de la una la celelalte substanțe, însoțită de o schimbare de atomi sau ioni de grade de oxidare. In astfel de reacții, un element care nu poate fi oxidat fără restaurare altul deoarece transmisie electronică și întotdeauna cauzează oxidare și reducere. Astfel, numărul total de electroni se scade prin oxidarea unui membru coincide cu numărul de electroni primite de un alt element în recuperare.

De exemplu, în cazul în care elementele din compușii sunt în stările de oxidare superioare, ele vor fi oxidante numai proprietăți, datorită faptului că dona electroni, ele nu mai pot. Dimpotrivă, în cazul în care elementele din compușii sunt în cea mai redusă oxidarea lor, ele arată doar reducerea proprietăților, ca electronii atașați nu mai pot. Atomii elementelor într-o stare de oxidare intermediară, în funcție de condițiile de reacție, poate fi atât de oxidare și agenți reducători. Iată un exemplu: sulf în stare de oxidare mai înalt 6 în H2 SO4 compus. pot prezenta proprietăți oxidante numai în combinație H2 S - sulf este în starea sa cea mai joasă oxidare -2 și va prezenta proprietăți numai reducătoare și compusul H2 SO3 este într-o stare de oxidare intermediară 4, sulful poate fi atât un agent de oxidare și un agent reducător.

Pe baza valorilor de grade de oxidare a elementelor poate prezice probabilitatea de reacție între substanțele. În mod evident, în cazul în care ambele elemente în compușii lor în gradele superioare sau inferioare de oxidare, reacția dintre ele este imposibil. Reacție este posibilă dacă unul dintre compușii pot prezenta proprietăți de oxidare, iar cealaltă - restaurare. De exemplu, în HI și H2 S ca iod sau sulf sunt în stările de oxidare inferioare (-1 și -2) și poate fi reducerea doar, în consecință, nu va reacționa unul cu celălalt. Dar ele sunt perfect interacționează cu H2 SO4. care se caracterizează prin reducerea proprietăților deoarece Sulful este aici, în cea mai mare stare de oxidare.

reducători și oxidanți Agenții critice sunt prezentate în tabelul următor.

Toate metalele și hidrogenul și uglerod.Naibolee puternic reducător - metale alcaline și alcalino-pământoase precum și lantanide și actinide. Agenți slabi reducători - metale prețioase - Au, Ag, Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Rh.V subgrupe majore ale sistemului periodic al atomilor neutri reducând crește capacitatea odată cu creșterea numărului atomic.

incarcate negativ ionii metaloid

ionii incarcati negativ sunt agenti de reducere puternici, datorită faptului că ele pot fi date în exces electronii și electronii lor exterioare. Reducerea capacității, pentru aceeași sarcină, crește odată cu creșterea razei atomului. De exemplu, eu - un agent de reducere mai puternică decât Br - și Cl - poate fi, de asemenea .Vosstanovitelyami S 2-. Se 2-. Te 2- și altele.

încărcat pozitiv ioni metalici de o stare de oxidare inferioară

Ionii metalici stare de oxidare inferioară pot prezenta proprietăți de reducere, în cazul în care acestea sunt caracterizate printr-un stat cu un grad mai mare de oxidare. De exemplu,

Sn 2+ -2E - → Sn 4+ Cr 2+ -e - → Cr 3+ Cu + -e - → Cu 2+

ionii complecși și molecule care conțin atomi într-o stare de oxidare intermediară

Ionii dificile sau complexe, și molecule pot prezenta proprietăți de reducere, în cazul în care atomii lor constitutive se află într-o stare de oxidare intermediară. De exemplu,

Cei mai importanți agenți reducători în practica de artă și de laborator

Carbon, oxid de carbon (II), fier, zinc, aluminiu, staniu, acid sulfuros, sulfit și bisulfit de sodiu, sulfură de sodiu, tiosulfat de sodiu, hidrogen, curent electric

Schema generală E + E → n- ne-

Oxidanții sunt atomi p - elemente. nemetale tipice - fluor, oxigen, clor. Cei mai puternici agenți de oxidare - halogeni și oxigen. Principalele subgrupe 7, 6, 5 și 4 grupe în jos activitatea de oxidare a scăzut atomi

încărcat pozitiv ioni metalici

Toți încărcat pozitiv ioni metalici în diferite grade prezintă proprietăți oxidante. Dintre acestea, cei mai puternici agenti de oxidare - ionii este într-o stare de oxidare mare, de exemplu, Sn 4+. Fe 3+. Cu 2+. ionii metalelor nobile chiar și într-o stare de oxidare scăzută sunt oxidanți puternici.

ionii complecși și molecule care conțin atomi de metal în stare de oxidare mai mare

oxidanții tipice sunt substanțe care includ atomii de metal în cea mai mare stare de oxidare. De exemplu, KMnO4, K2Cr2O7, K2CrO4, HAuCl4.

ionii complecși și molecule care conțin atomi metaloid în stare de oxidare pozitivă

Acest lucru este, în principal acizi oxigenați și sărurile și oxizii lor corespunzătoare. De exemplu, SO3. H2 SO4. HClO, HClO3. NaOBr și altele.

Activitatea oxidativa crește de la dreapta la stânga, iar câștigul proprietăți acide de la stânga la dreapta.

Cei mai importanți agenți reducători în practica de artă și de laborator

Oxigen, ozon, permanganat de potasiu, crom și bicromat, acid azotic, acid azotos, acid sulfuric (conc), peroxid de hidrogen, curent electric, acid cloric, dioxid de mangan, dioxid de plumb, albire pulbere, hipoclorit de sodiu și de potasiu și sodiu Gipobromid de potasiu , hexacianoferat (III) de potasiu.