Редокс ( восстановление–окисление , произношение : / ˈrɛdɒks / RED - oks или / ˈriːdɒks / REE - doks [ 2 ] ) — тип химической реакции , в которой степени окисления атомов изменены. Окислительно-восстановительные реакции характеризуются фактическим или формальным переносом электронов между химическими частицами , чаще всего с одной частицей ( восстановитель) подвергается окислению (теряя электроны), в то время как другой вид ( окислитель ) подвергается восстановлению (приобретает электроны). [3] Говорят, что химические вещества, из которых удален электрон, окисляются, а химические вещества, к которым добавляется электрон, восстанавливаются. Другими словами:
Многие реакции в органической химии являются окислительно-восстановительными реакциями из-за изменения степеней окисления, но без четкого переноса электрона. Например, при сгорании древесины молекулярным кислородом степень окисления атомов углерода в древесине увеличивается, а атомов кислорода уменьшается по мере образования углекислого газа и воды. Атомы кислорода восстанавливаются, формально приобретая электроны, а атомы углерода окисляются, теряя электроны. Таким образом, в этой реакции кислород является окислителем, а углерод – восстановителем. [4]
Хотя реакции окисления обычно связаны с образованием оксидов из молекул кислорода, кислород не обязательно включается в такие реакции, поскольку ту же функцию могут выполнять и другие химические соединения. [4]
Окислительно-восстановительные реакции могут протекать относительно медленно, как при образовании ржавчины , или гораздо быстрее, как в случае сжигания топлива. Существуют простые окислительно-восстановительные процессы, такие как окисление углерода с образованием диоксида углерода (CO 2 ) или восстановление углерода водородом с образованием метана (CH 4 ), и более сложные процессы, такие как окисление глюкозы (C 6 H 12 О 6 ) в организме человека. Анализ энергий связи и энергий ионизации в воде позволяет рассчитать окислительно-восстановительные потенциалы. [5] [6]
«Окислительно-восстановительный потенциал» представляет собой сочетание слов «восстановление» и «окисление». Слово « окисление » первоначально подразумевало реакцию с кислородом с образованием оксида, поскольку дикислород (O 2 ( g )) исторически был первым признанным окислителем . Позже этот термин был расширен, чтобы охватить кислородоподобные вещества, которые совершают параллельные химические реакции. В конечном итоге это значение было обобщено, чтобы включить все процессы, связанные с потерей электронов.
Слово « сокращение» первоначально относилось к потере веса при нагревании металлической руды , такой как оксид металла, для извлечения металла. Другими словами, руда была «превращена» в металл. Антуан Лавуазье продемонстрировал, что эта потеря веса была вызвана потерей кислорода в виде газа. Позже ученые поняли, что атом металла в этом процессе приобретает электроны. Затем значение редукции стало обобщенным, включив в него все процессы, связанные с присоединением электронов.