Реакции на окисление-редукция

Думата "окисление" първоначално означава взаимодействието на определено вещество с кислород, с образуването на оксид, тъй като кислородът е бил исторически признат като първи окислител. Окислението беше разбрано като добавяне на кислород и при възстановяване то беше връщането на кислорода. Така че терминът "оксидация-редукция" отдавна се занимава с химията. Реакциите на окисление-редукция по-късно започнаха да се считат за такива процеси, в резултат на които се осъществява предаването на електрони от един към друг атом, така че този термин придобива по-широк смисъл. Например, когато магнезият изгаря в кислород: 2Mg + O2 → 2MgO, електроните се прехвърлят от магнезий към кислород.

Реакциите на окисление-редукция се характеризират с това, че в тях реагират реагенти, наречени оксиданти и редуциращи агенти. Веществата, чиито атоми дават електрони, се считат за редуциращи агенти. Химичните съединения, чиито атоми вземат електрони, се наричат ​​оксиданти. В горната реакция магнезият е редуциращ агент, докато той се окислява, т.е. дава електрона. Кислородът се възстановява - приема електрона и е окислител. Друг пример: CuO + H2 → Cu + H2O. Когато се нагрява меден оксид При тока на водород, медните йони получават електрони от водород. Като окислител, те се редуцират до елементарна мед. Водородни атоми дават електрони като редуциращ агент и самият водород се окислява.

По този начин процесите на окисление и редукция протичат едновременно: редуциращите агенти се окисляват и окислителите се редуцират. Реакциите на окисление-редукция са получили такова наименование, тъй като съществува неразривна връзка между тези реципрочни процеси. Тоест, ако има атоми, които се отказват от електрони, тогава със сигурност има такива, които тези електрони вземат. В този случай се променя както окислителят, така и редуциращият агент степен на окисление. Като резултат, химичните съединения могат да се образуват с всякакъв вид свързване на атоми в молекулите.

Основните типове окислително-редукционни реакции са:

1. Междумолекулни - окисляем и редуцируеми атоми, включени в молекулите на различни химикали, например: 2HCl + Zn → ZnCl2 + H2uarr- (цинк - редуктор водороден катион - окислител).
2. Интрамолекулярни - окисляващи и редуциращи атоми са част от молекулата на същото химично вещество, например: KCI03 → 2KCl + 302uarr- (в молекулата калиев хлорат кислороден редуктор, хлор-окислител).
3. Автоокисляване-самолечение или диспропорциониране - същия химичен елемент в реакцията е редуктор и окисляващ агент, например: 3HNO2 → HNO3 + 2NOuarr- + H2O (азотен атом в азотна киселина е както редуциращ агент, така и окислител, окислителният продукт е азотна киселина, продуктът на редукцията е азотен моноксид).
4. Конформирането или репропорционирането е един и същ химически елемент с различни степени на окисление в молекулата, което води до едно единствено окислително състояние, например: NH4NO3 → N2O + 2H2O.

Окислително-редукционните реакции могат да бъдат представени в обща или електронна форма. Можем да разгледаме примера на химическото взаимодействие: 2FeCl3 + H2S → FeCl2 + S + 2HCl. Тук железният атом е окислител, тъй като той отнема един електронен елемент и променя окислителното състояние от +3 на +2: Fe + sup3- + e → Fe + ². Сяров йон е редуциращ агент, окислява, дава електронен и променя окислителното състояние от -2 на 0: S ² - e → S °. За уреждане на стехиометричните коефициенти в уравнението се използват електронни или йонно-електронни балансови методи.

Редоксиреакциите са широко разпространени и от голямо значение, тъй като те са в основата на процесите на горене на гниене разпад, дишането, обмяната на веществата, асимилация на растенията от въглероден диоксид, както и на други биологични процеси. Те се използват и в различни отрасли за производство на метали и неметали от техните съединения. Например, те се основават на приемане на амоняк, сярна и азотна киселина, някои строителни материали, лекарства и много други важни продукти. Те се използват също в аналитичната химия за определяне на различни химични съединения.