Окислители - Окислительно-восстановительные процессы
1) Окислители - простые вещества. Окислительные свойства характерны для простых веществ, нейтральные атомы которых способны путем присоединения электронов переходить в отрицательно зараженные ионы с электронной структурой ближайшего благородного газа. То есть, это типичные неметаллы, их атомы обладают максимальными значениями относительной электроотрицательности.
Так, молекулы Галогенов F2, Cl2, Br2 и I2, выступая в роли окислителей, превращаются в отрицательно заряженные ионы FЇ, ClЇ, BrЇ и IЇ, причем от фтора F2 К йоду I2 окислительная способность уменьшается:
- 2F2 + 2H2O = 4HF + O2; 5Cl2 + Br2 + 6H2O = 10HCl + 2HBrO3;
I2 + H2S = 2HI +S.
Если окисление галогенами происходит в кислой среде, то продуктами восстановления являются соответствующие галогеноводородные кислоты HF, HCl, HBr или HI. Если процесс протекает в щелочной среде, то получаются соли этих кислот - галогениды.
Кислород, сера и ее аналоги переходят в степень окисления (- 2) и, в зависимости от реакции среды, кислород входит в состав Н 2О или ОНЇ. А сера при повышенной температуре ведет себя как окислитель по отношению к водороду и металлам: продуктами ее восстановления являются сероводород и сульфиды металлов. К сильнейшим окислителям относится Озон.
- 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O; 4FeSO4 + O2 + 2Н 2О = 4Fe(OH)SO4;
Zn + S = ZnS.
2) Окислители - высшие оксиды, кислородсодержащие кислоты и их соли. В состав таких окислителей обычно входят атомы элементов в высшей или одной из наиболее высоких степеней окисления, например KМnO4, Mn2O7, K2Cr2O7, CrO3, HNO3 любой концентрации, H2SO4 концентрированная, нитраты, кислородсодержащие кислоты галогенов HClO3, HBrO3, HClO и их соли. Также к сильным кислородсодержащим окислителям относятся оксиды марганца (+4) и свинца (+4).
Перманганат калия Проявляет окислительные свойства за счет марганца (+7) и восстанавливается до различных продуктов в зависимости от кислотности среды. В кислой среде - до Mn2+ (степень окисления марганца +2), в нейтральной и слабощелочной среде - до MnO2 (степень окисления марганца +4), в сильнощелочной - до манганат-иона MnO42- (степень окисления марганца +6):
- 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O; 3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 3K2SO4 +2MnO2 + 2KOH;
K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = K2SO4 +2K2MnO4.
Хромат и бихромат калия, Действуя в качестве окислителей, в кислой среде восстанавливаются до трехзарядного катиона Cr3+, который в зависимости от прибавляемой кислоты образует соответствующие соли CrCl3, Cr(NO3)3 или Cr2(SO4)3. В щелочной среде могут получаться Cr(OH)3 или [Cr(OH)6]3-.
K2Cr2O7 + 3H2S + 4 H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3S + K2SO4 + 7H2O;
2K2CrO4 + 3K2S + 8H2O = 2K3 [Cr(OH)6]+3S + 4KOH.
Оксиды свинца (+4) PbO2 и марганца (+4) MnO2 также являются сильными окислителями в кислой среде:
MnO2 + 4 HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O;
5 PbO2 + 2Mn(NO3)2 + 6HNO3(разб.) = 5Pb(NO3)2 + 2HMnO4 + 2H2O.
Азотная кислота Проявляет окислительные свойства за счет азота в степени окисления (+5), причем окислительная способность усиливается по мере увеличения концентрации кислоты. В концентрированном виде азотная кислота окисляет большинство неметаллов до их высшей степени окисления. Состав продуктов восстановления самой азотной кислоты зависит активности восстановителя и концентрации кислоты: чем активнее восстановитель и чем Более разбавлена кислота, тем глубже протекает процесс восстановления атомов азота (+5):
Концентрация кислоты уменьшается слева направо:
NO2 NO N2O N2 NH4+.,
Активность восстановителя возрастает слева направо.
Чаще всего при восстановлении азотной кислоты получается смесь различных продуктов. Считается, что при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с неметаллами или с малоактивными металлами образуется преимущественно диоксид азота. При действии более разбавленной азотной кислоты на малоактивные металлы может получаться оксид азота (+2), а в случае активных металлов образуются оксид азота (+1) или свободный азот. Сильно разбавленная азотная кислота при взаимодействии с активными металлами может восстанавливаться даже до иона аммония.
P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O;
Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O;
- 3Cu + 8HNO3 (35 %) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O; 4Zn + 10HNO3 (разб.) = 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O; 5Zn + 12HNO3 (разб.) = 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O; 4Mg + 10HNO3(очень разб.) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.
Нитрат-ион проявляет окислительные свойства также и в щелочной среде, причем в растворах он восстанавливается до NH3, а в расплавах до соответствующих нитритов:
- 4Zn + NaNO3 + 7NaOH + 6H2O = 4Na2 [Zn(OH)4]+ NH3; 3KNO3 + 2KOH +Fe = K2FeO4 +3KNO2 + H2O.
Концентрированная серная кислота Проявляет окислительные свойства за счет атома серы в степени окисления (+6), который может восстанавливаться в зависимости от условий до SO2 (степень окисления серы +4), до свободной серы (степень окисления 0) или до сероводорода H2S (степень окисления - 2). Состав продуктов восстановления определяется активностью восстановителя, соотношением количеств восстановителя и серной кислоты, температурой процесса и концентрацией серной кислоты. Чем активнее восстановитель, тем глубже протекает восстановление. Например, малоактивные металлы (медь, серебро и др.), бромоводород, некоторые неметаллы восстанавливают концентрированную серную кислоту до SO2. Активные металлы (магний, цинк и т. п.) - до свободной серы или сероводорода. Иногда одновременно образуются все три продукта в различных соотношениях.
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O;
2HBr + H2SO4 = Br2 + SO2 + 2H2O;
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;
- 3Mg + 4H2SO4 = 3MgSO4 + S + 4H2O; 4Mg + 5H2SO4 = 4MgSO4 + H2S + 4H2O.
Кислородсодержащие кислоты галогенов (например, HClO3, HBrO3, HClO) и их соли, Выступая в качестве окислителей, чаще всего восстанавливаются до хлорид - или бромид-иона (степень окисления галогена равна - 1) в случае хлора и брома или до свободного йода (степень окисления равна 0).
6FeSO4 + KClO3 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + KCl + 3H2O;
NaClO + 2HCl = Cl2 + NaCl + H2O;
HIO3 + 5HI = 3I2 + 3H2O.
3) Окислитель - ион водорода Н+. Соединения, содержащие положительно заряженный ион Водорода Н+, точнее, ион Гидроксония Н 3О+ (вода, растворы "кислот-неокислителей", растворы щелочей), восстанавливаются до свободного водорода.
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2;
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2;
Be + 2NaOH (конц.) + 2H2O = Na2 [Be(OH)4]+ H2.
- 4) Окислители - ионы металлов в их высших степенях окисления. Ионы металлов в высоких степенях окисления (не всегда высших, например, Fe3+, Cu2+, Ni2+, Hg2+ и т. д.) выступая в роли окислителей, переходят чаще всего в ионы с более низкой степенью окисления. 2FeCl3 + 3H2S = 2FeS+ S + 6HCl; 2HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2 + SnCl4;
CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4.
Похожие статьи
-
Окислители и восстановители Все химические реакции можно разделить на два типа: - Реакции, идущие без изменения степени окисления атомов, входящих в...
-
Правила определения степени окисления элемента - Окислительно-восстановительные процессы
Степень окисления - это условный заряд, который приписывается атому При допущении, что все связи в веществе являются Ионными. Известно, что чисто ионной...
-
Понятие о реакциях окисления-восстановления - Окислительно-восстановительные процессы
Комплексные цели: студенты должны: знать, что такое степень окисления атома; что называют восстановителем и окислителем; объяснять суть процессов...
-
Процессы окисления и восстановления - Окислительно-восстановительные процессы
Реакции, которые сопровождаются изменением степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ, называются...
-
Рассмотрим химические свойства тиосульфата натрия. Изучим его окислительно-восстановительные свойства, взаимодействие с кислотами, комплексообразование....
-
Окислительно-восстановительный потенциал - Химия и физика молока
Е является количественной мерой окисляющей или восстанавливающей способности молока. Е. нормального свежего молока равен 0,25--0,3 В (250--350 мВ)....
-
Превращение нейтральных атомов в положительно заряженные ионы определяется значением Энергии ионизации внешних валентных электронов. Чем меньше энергия...
-
В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных веществах и в продуктах реакции, при этом руководствуемся правилом: число электронов,...
-
ГОМОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ - Процесс катализа
Среди многочисленных каталитических реакций особое место занимает катализ в цепных реакциях. "Цепными реакциями, как известно, называются такие...
-
Существует три основных типа окислительно-восстановительных реакций: 1. Если окислитель и восстановитель находятся в молекулах различных веществ, то...
-
Шлакообразование - Основы теории окислительной плавки
Побочным продуктом при выплавке стали является шлак. Он образуется в результате разрушения футеровки агрегата, окисления примесей чугуна и лома, присадок...
-
Десульфурация металла - Основы теории окислительной плавки
Как и фосфор сера - вредная примесь, понижающая механические свойства, особенно пластичность, свариваемость, электротехнические и антикоррозионные...
-
Реакция окисления марганца - Основы теории окислительной плавки
Марганец в сталях присутствует как раскислитель и легирующий компонент. Раскислительная способность его мала и в этом качестве он используется при...
-
Никель-химически слабо активный переходный элемент. По совей активности он уступает металлам стоящим перед ним в электрохимическом ряду напряжений...
-
Процессы, основанные на микробиологической ферментации, разработаны и для получения ряда других органических кислот. Среди них -- глюконовая кислота и ее...
-
Воздух H2O H2O Сера SO2 SO2 SO3 H2SO4 Сера Пар Газы Серная печь, 2- котел-утилизатор, 3- контактный аппарат, 4- абсорбер РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА....
-
Нарушение обмена энергии тесно связано с процессами разобщения, а так же набухания митохондрий. Основные причины разобщения вызваны: Биотическими и...
-
Раскисление стали - Основы теории окислительной плавки
В чистом железе в равновесии с его оксидами растворяется при температуре 1600?С 0,20...0,23% кислорода. В конце плавке в низкоуглеродистой стали...
-
Мы обнаружили интересный факт в опытах с соляной кислотой (опыты 6,7, таблица 4). Оказалось, что в солянокислой восстановительной среде йод, выделившийся...
-
Горючие системы Подразделяются на однородные и неоднородные. Однородными являются системы, в которых горючее вещество и воздух равномерно перемешаны друг...
-
Окисление фосфора - Основы теории окислительной плавки
Как уже отмечалось, фосфор вредная примесь. Наличие его в стали понижает ее пластические свойства, свариваемость, повышает анизотропию механических...
-
На холоду даже дымящаяся серная кислота (олеум) почти не действует на предельные углеводороды, но при высокой температуре она может их окислять. При...
-
Процессы окисления. - Методы очистки и получения коллоидных растворов
Наряду с серой в реакциях окисления обычно образуются политио-новые кислоты, главным образом пентатионовая кислота H2S5O6 Реакции двойного обмена....
-
Описание технологического процесса Процесс каталитического риформинга осуществляют при сравнительно высокой температуре и среднем давлении, в среде...
-
Реакция окисления углерода - Основы теории окислительной плавки
Основная составляющая шихты при выплавке стали - чугун - содержит в среднем 4%. В готовой стали содержание углерода в большинстве случаев исчисляется...
-
КАТАЛИЗ - процесс, заключающийся в изменении скорости химических реакций в присутствии веществ, называемых катализаторами. Катализаторы - вещества,...
-
Закономерность управления процессом для реакции - Каталитический риформинг
Управлять ХТП - это означает, меняя технологические параметры процесса (температуру, давление, состав сырья, катализатор, скорость перемешивания,...
-
Кинетика процесса нитрования - Синтез пара-нитродифенила. Теоретические основы нитрования
Нитрование ароматических углеводородов смесями азотной и серной кислот протекает по ионному механизму. В. В. Марковников указал, что при взаимодействии...
-
Окисление сахара хлоратом калия На двух кафельных плитках смешать по лопаточке растертого сахара и бертолетовой соли. Поднести к одной смеси горящую...
-
Формирование цен различных товаров зависит от большого числа факторов, совокупное влияние которых не может быть детерминировано в рамках общей модели без...
-
Принципы оптимальности в изучении социально-экономических процессов рынка труда
Принципы оптимальности в изучении социально-экономических процессов рынка труда Муравьева Мария Петровна С точки зрения системного анализа рынок труда...
-
Аппаратурное оформление процесса - Общие сведения о фосфорной кислоте
Аппараты для разложения и кристаллизации сульфата кальция. Разложение фосфата и кристаллизация сульфата кальция обычно протекает в одних и тех же...
-
ПРОХОЖДЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР - Процесс катализа
Закон Аррениуса - экспериментально установленный факт. Он утверждает, что скорость реакции возрастает с увеличением температуры для преобладающего...
-
Введение - Процесс фильтрования
В тех случаях, когда при разделении суспензий недопустимы потери жидкости с осадком или взвешенные твердые частицы весьма плохо оседают, или же...
-
Теоретические основы процесса Реакторы смешения - это емкостные аппараты с мешалкой или циркуляционным насосом. Человечество давно пользуется...
-
Технологическое оформление процесса получения винилхлорида сбалансированным по хлору методом Первой стадией этого комбинированного процесса является...
-
Области применения процесса фильтрования - Процесс фильтрования
Фильтрация находит самое широкое применение в производстве полимеров и эластомеров, пищевых продуктов, минеральных удобрений, органических веществ,...
-
РОЛЬ КАТАЛИЗА В ЭКОЛОГИИ - Процесс катализа
Огромную роль призван сыграть катализ в решении актуальнейшей проблемы - охраны окружающей среды. По словам Кусто, земной шар напоминает "одиноко...
-
Введение - Вероятностная модель процесса снижения цены намечаемого мероприятия
В настоящее время вопросы повышения плодородия почв весьма актуальны. Интенсивное развитие сельского хозяйства не может эффективно выполняться без...
-
Примером может служить наблюдения процесс разобщения при: 1. Совмещение сахарного диабета и инфаркта Миокарда. Смысл патологии заключается в том, что при...
Окислители - Окислительно-восстановительные процессы