Окислители и восстановители

Научиться определять окислители и восстановители, а также понимать суть процессов окисления и восстановления по изменению степеней окисления атомов.

Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе горения, дыхания, фотосинтеза, коррозии металлов, работы батареек и многих промышленных процессов. Понимание этих процессов помогает объяснить, почему одни вещества реагируют, а другие нет, и как управлять химическими реакциями.

• Окислительно-восстановительные реакции — это реакции, в которых происходит переход электронов от одних атомов к другим, и при этом изменяются степени окисления элементов.
• Окислитель — это вещество, которое принимает электроны, а само при этом восстанавливается (его степень окисления понижается).
• Восстановитель — это вещество, которое отдаёт электроны, а само при этом окисляется (его степень окисления повышается).
• Окисление и восстановление всегда протекают одновременно: если одно вещество отдаёт электроны, то другое обязательно их принимает.
• Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный в предположении, что все связи ионные.
• Чтобы расставить коэффициенты в ОВР, используют метод электронного баланса, который основан на равенстве числа отданных и принятых электронов.
• Типичные окислители — вещества, содержащие атомы в высокой степени окисления (например, O2, Cl2, KMnO4, HNO3).
• Типичные восстановители — вещества, содержащие атомы в низкой степени окисления (например, H2, C, металлы, HI).

Степень окисления

Условный заряд атома в соединении, который показывает, сколько электронов атом отдал или принял, если предположить, что все связи ионные. Обозначается цифрой со знаком (+ или -) над символом элемента.

Окислитель

Вещество, которое принимает электроны от другого вещества. При этом само оно восстанавливается, то есть его степень окисления понижается.

Восстановитель

Вещество, которое отдаёт электроны другому веществу. При этом само оно окисляется, то есть его степень окисления повышается.

Окисление

Процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. При этом степень окисления элемента повышается.

Восстановление

Процесс присоединения электронов к атому, молекуле или иону. При этом степень окисления элемента понижается.

Электронный баланс

Метод расстановки коэффициентов в окислительно-восстановительной реакции, основанный на том, что число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем.

• Степень окисления простых веществ (например, O2, H2, Fe) равна 0.
• Степень окисления водорода в соединениях обычно +1, а кислорода — -2 (кроме пероксидов, где у кислорода -1).
• В окислительно-восстановительной реакции всегда есть и окислитель, и восстановитель — они не могут существовать друг без друга.
• Чем больше атом отдаёт электронов, тем сильнее его восстановительные свойства; чем больше он стремится принять электроны, тем сильнее его окислительные свойства.
• Металлы в реакциях всегда являются восстановителями, так как они отдают электроны.
• Самый сильный окислитель — фтор (F2), так как он самый электроотрицательный элемент.
• В методе электронного баланса сначала записывают уравнения процессов окисления и восстановления, затем находят наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов и расставляют коэффициенты.

1. Пример 1случай

   Горение древесины

   Пояснение

   • углерод (C) окисляется кислородом (O2) до углекислого газа (CO2), при этом выделяется тепло и свет
2. Пример 2случай

   Дыхание

   Пояснение

   • глюкоза (C6H12O6) окисляется кислородом в клетках до CO2 и H2O, обеспечивая организм энергией
3. Пример 3случай

   Реакция цинка с соляной кислотой

   Пояснение

   • цинк (Zn) отдаёт электроны (окисляется), а водород (H+) принимает их (восстанавливается), образуя газ H2
4. Пример 4случай

   Отбеливание тканей перекисью водорода (H2O2)

   Пояснение

   • это окислительно-восстановительный процесс, в котором перекись разлагается, окисляя красящие вещества

• Процесс дыхания — это тоже окислительно-восстановительная реакция: кислород, который мы вдыхаем, окисляет глюкозу, давая энергию для жизни.
• Ржавление железа — это медленное окисление металла кислородом воздуха, которое можно ускорить влагой и солью.
• В батарейках и аккумуляторах электрический ток возникает именно за счёт окислительно-восстановительных реакций, которые разделены в пространстве.

• Многие окислители (например, перманганат калия, перекись водорода) могут вызывать ожоги и раздражать кожу, поэтому работать с ними нужно в перчатках и очках.
• Восстановители, такие как водород и угарный газ, взрывоопасны в смеси с воздухом, поэтому их нельзя нагревать без специального оборудования.
• При проведении опытов с горением необходимо соблюдать правила пожарной безопасности и работать в вытяжном шкафу.

• Степень окисления (урок 64)
• Электролитическая диссоциация (урок 70)
• Химические свойства металлов (урок 72)