окислительно-восстановительный


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.


Натрий и фтор образуют ионную связь с образованием фторида натрия . Натрий теряет свой внешний электрон , чтобы придать ему стабильную электронную конфигурацию , и этот электрон экзотермически входит в атом фтора . Затем противоположно заряженные ионы притягиваются друг к другу. Натрий окисляется; и фтор уменьшается.
Воспроизвести медиа
Демонстрация реакции между сильным окислителем и восстановителем. При добавлении нескольких капель глицерина (мягкого восстановителя) к порошкообразному перманганату калия (сильному окислителю) начинается бурная окислительно-восстановительная реакция, сопровождающаяся самовозгоранием.
Пример реакции восстановления-окисления между натрием и хлором с мнемоникой OIL RIG [1]
Международная пиктограмма для окисляющих химических веществ
Иллюстрация окислительно-восстановительной реакции
Окислительно-восстановительная реакция - это сила, стоящая за электрохимической ячейкой , такой как изображенная гальваническая ячейка . Батарея изготовлена ​​из цинкового электрода в растворе ZnSO 4 , соединенного проволокой и пористым диском с медным электродом в растворе CuSO 4 .
Оксиды, такие как оксид железа (III) или ржавчина , которые состоят из гидратированных оксидов железа (III) Fe 2 O 3 · n H 2 O и оксида-гидроксида железа (III) (FeO(OH), Fe(OH) 3 ) , образуются при соединении кислорода с другими элементами
Железо ржавеет в кубах пирита
Ферментативное потемнение является примером окислительно-восстановительной реакции, которая происходит в большинстве фруктов и овощей.
Урановый рудник Ми Вида , недалеко от Моава , Юта. Чередование красных и бело-зеленых полос песчаника соответствует окисленным и восстановленным условиям в окислительно-восстановительном составе подземных вод.