Понятие степени окисления весьма формально: это заряд, который приобрел бы атом, если бы все связи в молекуле стали ионными.
Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих молекул, называются окислительно-восстановительными.
Окислитель - это вещество, содержащее элемент, который принимает электроны, при этом степень окисления этого элемента понижается. В результате реакции окислитель восстанавливается.
Восстановитель - вещество, содержащее элемент, который отдает электроны, при этом степень окисления этого элемента повышается. В результате реакции восстановитель окисляется.
Так, в реакции:
2FeCl3 + 2KI --> I2 + 2FeCl2 + 2KCl
окислителем является Fe3+ (Fe3+ + 1e = Fe2+), а восстановителем - ион I- :
Окислительно-восстановительные реакции бывают:
1) межмолекулярные, в которых окислителем и восстановителем являются разные вещества:
а) окислитель и восстановитель - атомы разных элементов:
6C+4O2 + 6H2O-2 ® + 6(фотосинтез в зеленых растениях)
б) окислитель и восстановитель - атомы одного элемента (реакции конмутации или контрдиспропорционирования, в которых атомы одного элемента в двух разных степенях окисления принимают одинаковую степень окисления в продуктах реакции):
S+4O2 + 2H2S-2 ® 3S0 + 2H2O
2) внутримолекулярные, в которых изменяют степени окисления атомы, входящие в состав одной молекулы:
а) окислитель и восстановитель - атомы разных элементов:
2KClO3--->2KCl_3O2
б) окислитель и восстановитель - атомы одного элемента:
- реакции дисмутации или диспропорционирования, в которых атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковую степень окисления, одновременно ее и повышают, и понижают:
Cl2+H2O--->HCl+HCl+1O
- реакции конмутации:
N-3H4N+3O2 --->N2 + 2H2O
Важнейшие окислители: простые вещества — галогены, кислород, озон; концентрированная серная кислота; азотная кислота; ряд солей (KClO3, KMnO4, K2Cr2O7); пероксид водорода H2O2; наиболее сильный окислитель — электрический ток на аноде.По периоду окислительные свойства атомов и простых веществ усиливаются: фтор — самый сильный окислитель из всех простых веществ. В каждом периоде галогены образуют простые вещества с наиболее выраженными окислительными свойствами. В группах А сверху вниз окислительные свойства атомов и простых веществ ослабевают, а восстановительные — усиливаются.
Важнейшие восстановители. К типичным восстановителям среди простых веществ
относятся активные металлы, такие как щелочные и щелочно-земельные металлы, цинк,
алюминий, железо и др., а также некоторые неметаллы (водород, углерод, фосфор,
кремний): Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
C + 4HNO3(конц, гор) = CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O
Восстановительными функциями обладают бескислородные анионы, такие как Cl−, Br−, I−, S2−, H−, и катионы металлов в низшей степени окисления:
2HBr(конц) + Н2O2(конц) = Br2 + 2H2O;
Окислительно-восстановительная двойственность – это способность атома, находящегося в промежуточной степени окисления, быть как восстановителем, так и окислителем, в зависимости от того, с каким веществом он реагирует.
(Подробнее об окислителях, восстановителях, промежуточной степени окисления можно узнать в предыдущем разделе).
Например, окислительно-восстановительную двойственность проявляют все неметаллы (кроме фтора и кислорода), нитриты, сульфиты, некоторые сложные вещества:
+4 +3
SO2, HNO2
