1.8. Окислительно-восстановительные реакции. Электрохимические системы. Коррозия металлов

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно – восстановительными. Другими словами это реакции, связанные с передачей электронов от одних атомов к другим.

Окисление – процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, степень окисления при этом повышается.

Ca – 2e^- = Ca⁺² H⁰₂ – 2e^- = 2H⁺

Восстановление – процесс присоединения электронов атомом, молекулой, ионом. Степень окисления при этом понижается.

Fe⁺³ + e^- = Fe²⁺ Cl⁰₂ + 2e^- = 2Cl^-

Восстановители – молекулы или ионы отдающие электроны, сами при этом восстановители окисляются.

Окислители – молекулы или ионы, присоединяющие электроны ,во время реакции окислители восстанавливаются.

Окисление и восстановление протекают одновременно.

Cu⁰ + Hg⁺²(NO₃)₂ = Hg⁰ + Cu⁺²(NO₃)₂

Восстановитель Cu⁰ – 2e^- = Cu⁺² процесс окисления

Окислитель Hg⁺² + 2e^- = Hg⁰ процесс восстановления

Типы окислительно-восстановительных реакций

В зависимости от того между какими атомами и в каких веществах происходит переход электронов все окислительно-восстановительные процессы можно разделить на 3 типа:

1) Межмолекулярные

2) Дисмутационные ( диспропорционирования)

3) Внутримолекулярные

1.Межмолекулярные реакции окислителения-восстановления – это реакции, в ходе которых переход электронов происходит между частицами различных веществ. В выше рассматриваемых реакциях окислитель и восстановитель находятся в разных веществах

Mn⁺⁴O₂ + 4HCl^-1 =^t Cl⁰₂ ↑ + Mn⁺²Cl₂ + 2H₂O

Mn⁺⁴ + 2e = Mn⁺² 1 – восстановление, окислитель

2Cl^- - 2e = Cl₂ 1- окисление, восстановитель

2. Диспропорционирования – когда атомы или ионы одного и того и того же элемента , содержащиеся в одной молекуле, являются и окислителем и восстановителем.

4KCl⁺⁵O₃ =^t KCl^- + 3KCl⁺⁷O₄

Cl⁺⁵ – 2e = Cl⁷⁺ 3 – окисление, восстановитель

Cl⁺⁵ + 6e = Cl^- 1 – восстановление, окислитель

Диспропорционировать могут вещества, один из элементов которых находится в промежуточной степени окисления, т.к. степень окисления одной части атомов понижается за счет другой части таких же атомов, степень окисления которых повышается.

3.Внутримолекулярные – когда окислитель и восстановитель одно и тоже вещество, но изменяют степень окисления в нем атомы различных элементов.

2КClO₃ = 2KCl^- + 3O₂

Cl⁺⁵ + 6e = Cl^- 1 – восстановление, окислитель

2O₃ – 6e = 3O₂ 1- окисление, восстановитель

Применяются два вида составления уравнений окислительно-восстановительных реакций:

1) Метод электронного баланса.

2) Метод полуреакций.

По методу электронного баланса сравнивают степени окисления атомов в исходных и конечных веществах, причем число электронов отданных восстановителем, должно ровняться числу электронов, присоединенных окислителем.

Метод полуреакций применяется для реакций между газообразными, твердыми или жидкими веществами, протекающих без электролитической диссоциации.