Восстановители - Окислительно-восстановительные процессы

1) Простые вещества. Восстановительные свойства могут проявлять все металлы, но к типичным восстановителям относятся Активные металлы (Щелочные и Щелочноземельные, цинк, алюминий, магний, железо и др.). Также восстановительные свойства проявляют такие Неметаллы, как Водород, Углерод (в виде кокса или угля), Фосфор, кремний. В кислой среде металлы окисляются до положительно заряженных ионов, а в щелочной среде - металлы, которые образуют амфотерные гидроксиды (цинк, алюминий, олово), входят в состав отрицательно заряженных анионов или гидроксокомплексов. Углерод чаще всего окисляется до СО или СО 2, фосфор до ортофосфорной кислоты.

C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;

3Mg + 4H2SO4 = 3MgSO4 + S + 4H2O;

Be + 2NaOH (конц.) + 2H2O = Na2 [Be(OH)4]+ H2.

2) Положительно заряженные ионы металлов. К этой группе восстановителей относятся катионы металлов в их низших положительных степенях окисления, т. к. они способны при взаимодействии с окислителями повышать степень окисления за счет отдачи электронов.

SnCl2 + Cl2 = SnCl4;

    2FeSO4 + H2O2(конц.) + H2SO4(разб.) = Fe2(SO4)3 + 2H2O. 3) Отрицательно заряженные простые ионы неметаллов. К этой группе восстановителей относятся бескислородные кислоты (HCl, HBr, HI, H2S) и их соли, а также гидриды щелочных и щелочноземельных металлов (NaH, CaH2). Анионы, которые входят в состав этих веществ, способны терять электроны и переходить в состояние нейтральных атомов или молекул, но могут претерпевать и дальнейшее окисление. 4HCl + PbO2 = PbCl2 +Cl2 + 2H2O;

H2S + 4Cl2 + 4H2O = H2SO4 + 8HCl;

NaH + H2O = NaOH +H2.

4) Окислительно-восстановительная двойственность. Некоторые элементы могут проявлять переменные степени окисления - низшие, высшие и промежуточные. Например, азот в аммиаке имеет низшую степень окисления (- 3), а в азотной кислоте - высшую степень окисления (+5). Существует также ряд соединений, где азот имеет промежуточные значения степени окисления между этими крайними значениями.

Соединение азота N2H4 NH2OH N2 N2O NO N2O3 NO2

Степень окисления -2-1 0 +1 +2 +3 +4.

Соединения, которые содержат атомы в крайних степенях окисления, ведут себя однозначно: либо являются окислителями, либо - восстановителями. Так, атомы азота в аммиаке, ионе аммония, нитридах металлов не способны более к присоединению электронов, поэтому данные вещества проявляют только восстановительные свойства за счет азота в степени окисления (- 3). В азотной кислоте, нитратах, оксиде азота (+5) атомы азота уже не способны терять электроны, поэтому эти вещества проявляют только окислительные свойства за счет азота в степени окисления (+5).

Если вещество содержит атомы элемента в промежуточной степени окисления, то оно может вести себя двояко: может, как приобретать электроны, так и терять их. В первом случае вещество ведет себя как окислитель, во втором случае - как восстановитель. Все определяется химической природой партнера, характером среды и условиями протекания данной окислительно-восстановительной реакции.

Например, простое вещество Сера проявляет восстановительные свойства по отношению к хлору и кислороду; с другой стороны, она может быть окислителем по отношению к металлам и водороду. В подавляющем большинстве случаев, Водород ведет себя как восстановитель, но по отношению к активным металлам проявляет окислительные свойства. Йод Является очень слабым окислителем, зато легко проявляет восстановительные свойства по отношению азотной кислоте или хлорной воде.

3 I2 + 2Аl = 2 Аl I3;

I2 + 5Cl2 + 6H2O = 2HIО 3 + 10 HCl.

Кроме того, в щелочной среде для всех галогенов, кроме фтора, характерны реакции Диспропорционирования, когда атомы хлора являются одновременно и окислителями, и восстановителями:

Cl2 + 2KOH = KOCl + KCl + H2O.

Азотистая кислота и нитриты - одно из наиболее распространенных веществ с окислительно-восстановительной двойственностью. Действуя, как восстановитель, они окисляются до азотной кислоты или нитратов. Проявляя окислительные свойства, они восстанавливаются до NO или еще более низких степеней окисления, если это позволяет восстановитель.

    5HNO2 + 2KМnO4 + 3H2SO4 = 5HNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O; 2NaNO2 + 2NaI + 2H2SO4 = 2NO + I2 + 2Na2SO4 + 2H2O.

Пероксид водорода, пероксиды металлов, дисульфид водорода и дисульфиды металлов. В соединениях такого типа содержатся атомы кислорода и серы со степенью окисления (- 1). В присутствии восстановителя эти атомы могут принимать еще по одному электрону и понижать степень окисления до (- 2). При взаимодействии с окислителями они способны отдавать электроны, повышая степень окисления до нуля и образуя свободные кислород или серу.

    5H2O2 + 2KМnO4 + 3H2SO4 = 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O; 2KI + H2O2 + H2SO4 = I2 + K2SO4 + 2H2O.

Сернистая кислота, оксид серы (+4), сульфиты. В этих соединениях содержатся атомы серы в промежуточной степени окисления (+4). Поэтому, проявляя восстановительные свойства, они могут окисляться до серной кислоты, оксида серы (+6) и сульфатов, где атомы серы имеют степень окисления (+6). При взаимодействии с очень сильными восстановителями, они могут проявлять окислительные свойства, восстанавливаясь до свободной серы, где атомы серы имеют степени окисления (0).

    3K2SO3 + 2KМnO4 + H2O = 3K2SO4 +2MnO2 + 2KOH; 2H2S + SO2 = 3S + 2H2O.

Говоря об окислительно-восстановительной двойственности, нужно помнить, что в некоторых случаях она может быть обусловлена различной природой отдельных составных частей молекулы. Например, соляная кислота HCl проявляет восстановительные свойства за счет хлорид-ионов ClЇ, и окислительные свойства за счет катионов H+.

Похожие статьи




Восстановители - Окислительно-восстановительные процессы

Предыдущая | Следующая