Восстановитель это в химии кратко
Обновлено: 04.07.2024
Ключевые слова конспекта: окислители, восстановители, окисление, восстановление.
Окислитель – вещество, атомы, молекулы или ионы которого принимают электроны. Восстановитель – вещество, атомы, молекулы или ионы которого отдают электроны. Окислителем и восстановителем могут также называть элементы, атомы которых отдают или принимают электроны. Если элемент является окислителем – его степень окисления понижается ; если элемент является восстановителем – его степень окисления повышается .
Окисление – процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, степень окисления элемента повышается. Восстановление – процесс приёма электронов атомом, молекулой или ионом, степень окисления элемента понижается.
Окислители
Среди простых веществ окислительные свойства характерны для типичных неметаллов (F2, Cl2, Вг2, I2, O2, О3). Галогены, выступая в качестве окислителей, приобретают степень окисления –1, причём от фтора к йоду окислительные свойства ослабевают. Кислород, восстанавливаясь, приобретает степень окисления –2 (Н2O или ОН – ).
Среди кислородсодержащих кислот и их солей к наиболее важным окислителям относятся концентрированная серная кислота, азотная кислота и нитраты, перманганаты МnO4 – , хроматы СrO4 2– и дихроматы Сr2O7 2– .
Концентрированная серная кислота проявляет окислительные свойства за счёт серы в высшей степени окисления +6. Продуктами восстановления серы могут быть: SO2 (степень окисления серы +4), сера – простое вещество (степень окисления серы 0), сероводород (степень окисления серы –2).
Азотная кислота проявляет окислительные свойства за счёт азота в высшей степени окисления +5, причём окислительная способность HNO3 усиливается с ростом её концентрации. Состав продуктов восстановления азотной кислоты зависит от активности восстановителя, концентрации кислоты и температуры системы; чем активнее восстановитель и ниже концентрация кислоты, тем глубже происходит восстановление азота.
Кислородсодержащие кислоты галогенов (например, HClO, HClO3, НВrO3) и их соли, действуя в качестве окислителей, обычно восстанавливаются до степени окисления галогена –1 (в случае хлора и брома) и 0 (в случае иода). Например:
5КСlO3 + 6Р = 5КCl + 3Р2O5
Водород в степени окисления +1 выступает как окислитель преимущественно в растворах кислот (как правило, при взаимодействии с металлами, расположенными в раду напряжений до водорода):
Zn + H2SO4 (разб.) = ZnSO4 + Н2↑
При взаимодействии с сильными восстановителями в качестве окислителя может проявлять себя и водород, входящий в состав воды:
2Н2O + 2Na = 2NaOH + Н2↑
Н2O + NaH = NaOH + Н2↑
Ионы металлов, находящихся в высшей степени окисления (например, Fe 3+ , Hg 2+ , Cu 2+ ), выполняя функцию окислителей, превращаются в ионы с более низкой степенью окисления:
2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl
Восстановители
Среди простых веществ к типичным восстановителям принадлежат активные металлы (щелочные и щёлочноземельные, алюминий, цинк, железо и др.), а также некоторые неметаллы, такие, как водород, углерод (в виде угля или кокса), фосфор, кремний. При этом в кислой среде металлы окисляются до положительно заряженных ионов.
Углерод чаще всего окисляется до монооксида СО или диоксида СO2; фосфор при действии сильных окислителей окисляется до ортофосфорной кислоты Н3РO4.
В бескислородных кислотах (НCl, НВг, HI, H2S) и их солях восстановителями являются анионы, которые, окисляясь, обычно образуют простые вещества. В ряду галогенид-ионов восстановительные свойства усиливаются от Cl – к I – .
Металлы в промежуточной степени окисления (ионы Sn 2+ , Fe 2+ , Cu + , Hg 2+ и др.), взаимодействуя с окислителями, способны повышать свою степень окисления:
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
10FeSO4 +2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O.
Образец выполнения задания ОГЭ.
Задание. Степень окисления азота в аммиаке и нитрате калия соответственно
1) –2 и +5
2) –3 и +5
3) +3 и +5
4) –4 и +3
Решение. Определим степени окисления элементов в аммиаке и нитрате натрия:
Обратим внимание, что в аммиаке степень окисления азота – отрицательная, так как электроотрицательность азота выше, чем электроотрицательность водорода.
Восстановитель -это атом, молекула или ион, отдающий электроны, степень окисления элемента при этом повышается.
Mg - 2e = Mg(2+); H2 - 2e = 2H(+); Fe(2-) -e = Fe(3+).
Окислитель - это атом, молекула или ион, присоединяющий электроны, степень окисления элемента при этом уменьшается: S(0) + 2e = S(2-); Cl2 + 2e = 2Cl(-); Mg(2+) + 2e = Mg(0).
ВОССТАНОВИТЕЛИ, в-ва, отдающие электроны в окислит. -восстановит. р-циях.
Cu(NO3)2 = CuO + NO2 + O2 - окислитель атом азота (+5), восстановитель атом кислорода (-2)
H2S + H2SO4 = S + H2O окислитель атом серы (+6), восстановитель атом серы (-2)
H2S + HNO3 = H2SO4 + NO2 + H2O
окислитель атом азота (+5), восстановитель атом серы (-2)
В скобках указаны степени окисления
восстановитель - элемент, который отдает электроны и повышает свою степень окисления.
S(2-)-2e=S(0)
H2(0)-2e=2H(+)
Восстановители-это вещества, отдающие электроны: ) Например: Al(0)-3e--->Al(+3), Cl2(0)-6e--->2Cl(+3), Fe(2+)-1e--->Fe(3+).
Восстановитель, т. е. тот кто отдает электроны. Например: Натрий+Вода образуется щелоч и водород-газ. Натрий сначала был со степенью окисления 0,а среагировав стал +1,т. к. отдал один электрон -ОН группе. А вот Водород наооборот-окислитель: был +1 стал 0,т. е принял 2 электрона (т. к. ковалентная-неполярная связь). Удачи.
Разбираться в ОВР важно, чтобы хорошо сдать ЕГЭ по химии. Какие реакции называются окислительно-восстановительными, их типы, а также примеры окислителей и восстановителей — в нашей подробной статье.
О чем эта статья:
11 класс, ЕГЭ/ОГЭ
Что такое ОВР
Окислительно-восстановительная реакция (ОВР) — это реакция, которая протекает с изменением степеней окисления.
В такой реакции всегда участвуют вещество-окислитель и вещество-восстановитель. Другие вещества могут выступать в качестве среды, в которой протекает данная реакция.
Конечно, в каждом правиле есть исключения. Например, реакция диспропорционирования галогенов в горячем растворе щелочи выглядит так: Br2 + KOH = KBrO3 + KBr + H2O. Здесь и окислителем, и восстановителем является простое вещество бром (Br2).
Теперь посмотрим внимательнее на вещества — участники окислительно-восстановительных реакций.
Окислитель — вещество, в состав которого входит ион или атом, который в процессе реакции будет принимать электроны, тем самым понижая свою степень окисления.
Восстановитель — вещество, в состав которого входит ион или атом, который в процессе реакции будет отдавать электроны, тем самым повышая свою степень окисления.
Из определений понятно, что реакция включает два противоположных по действиям явления: процесс окисления и процесс восстановления. Процесс восстановления — это процесс принятия электронов, а процесс окисления — процесс отдачи электронов. Оба процесса протекают одновременно: окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.
Вот мы и узнали общие закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций. Теперь давайте разберемся, какие вещества могут быть окислителями, а какие — восстановителями, и может ли одно вещество проявлять те и другие свойства.
Примеры веществ-окислителей
И марганец, и хром в кислой среде (H + ) образуют соли той кислоты, которая образовывала среду. В нейтральной среде (H2O) марганец превращается в оксид бурого цвета, а хром — в серо-зеленый нерастворимый в воде гидроксид. В щелочной среде (OH − ) марганец превращается в манганат (MnO4 2− ), а хром — в комплексное соединение светло-зеленого цвета.
Только окислителями могут быть простые вещества-неметаллы. Например, представители VIIA группы — галогены. Проявляя окислительные свойства в кислой среде, галогены восстанавливаются до соответствующих им галогеноводородных кислот: HF, HCl, HBr, HI. В щелочной среде образуются соли галогеноводородных кислот.
Кислород превращается в анион с устойчивой степенью окисления −2. А сера ведет себя как окислитель по отношению к водороду и металлам, образуя при этом сероводород и сульфиды.
Только окислителями могут быть и протон водорода (H + ) и катионы металлов в их высших степенях окисления при нескольких возможных. Ион Н + при взаимодействии с восстановителями переходит в газообразный водород (H2), а катионы металлов — в ионы с более низкой степенью окисления: 2CuCl2 + 2KI = CuCl + 2KCl + I2.
Рассмотрим как ведут себя сильные кислоты-окислители — азотная и серная. В зависимости от их концентрации меняются и продукты реакции.
Разбавленная азотная кислота никогда не реагирует с металлами с выделением водорода в отличие от разбавленной серной кислоты. Обе эти кислоты реагируют с металлами, стоящими в ряду активности после водорода.
Эти кислоты проявляют окислительные способности и с некоторыми неметаллами, окисляя их до соответствующих кислот в высшей степени окисления неметалла-восстановителя.
Для удобства мы собрали цвета переходов важнейших веществ-окислителей в одном месте.
Примеры веществ-восстановителей
Типичными восстановителями могут быть щелочные (IA) и щелочноземельные (IIA) металлы, цинк и алюминий, а также катионы металлов в своих низших степенях окисления при нескольких возможных. Например:
Типичными восстановителями также могут быть бескислородные кислоты и их соли. Например, H2S + 4Cl2 + 4H2O = 8HCl + H2SO4.
Гидриды активных металлов (щелочных и щелочноземельных) тоже являются типичными восстановителями. Например, NaH + H2O = NaOH + H2.
Для удобства мы собрали цвета переходов важнейших веществ-восстановителей в одном месте.
Окислительно-восстановительная двойственность
Окислительно-восстановительная двойственность — это способность атома проявлять как свойства окислителя, так и свойства восстановителя в зависимости от условия протекания химической реакции.
Разберем вещества, атомы которых обладают окислительно-восстановительной двойственностью.
По отношению к водороду и металлам сера играет роль окислителя: S + H2 = H2S.
При взаимодействии с сильными окислителями повышает свою степень окисления до +4 или +6: S + KMnO4 = K2SO4 + MnO2.
Кислородсодержащие соединения серы в степени окисления +4
Сера в сульфитах и сернистой кислоте при взаимодействии с сильными окислителями повышает степень окисления до +6: SO2 + 2HNO3 (конц) = H2SO4 + 2NO2.
С восстановителями соединения серы проявляют окислительные свойства, восстанавливаясь до степени окисления 0 или −2: SO2 + C = CO2 + S.
Пероксид водорода
Атом кислорода в пероксиде водорода находится в промежуточной степени окисления –1, и в присутствии восстановителей может понижать степень окисления до –2: 4H2O2 + PbS = PbSO4 + 4H2O.
Атом кислорода в пероксиде водорода находится в промежуточной степени окисления –1, и в присутствии окислителей может повышать степень окисления до 0: 3H2O2 + 2KMnO4 = 3O2 + 2MnO2 + 2KOH + 2H2O.
Простое вещество йод
Окислительная способность проявляется у йода в реакции с такими восстановителями, как сероводород, фосфор и металлы: I2 + H2S = S + 2HI.
Йод при взаимодействии с более сильными окислителями играет роль восстановителя: I2 + 5Cl2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl.
Азотистая кислота и нитриты
При взаимодействии с более сильными окислителями азот повышает степень окисления до +5 и превращается либо в азотную кислоту из азотистой, либо в нитрат-анион из нитрит-аниона: 5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.
При взаимодействии с сильными восстановителями обычно происходит восстановление до NO (иногда до других соединений азота в более низких степенях окисления): 2HNO2 + 2HI = 2NO + I2 + 2H2O.
Для удобства мы собрали представителей типичных окислителей и восстановителей в одну схему.
Классификация окислительно-восстановительных реакций
Окислительно-восстановительные реакции можно поделить на четыре типа:
Рассмотрим каждую по отдельности.
Межмолекулярная ОВР — это реакция, окислитель и восстановитель которой являются различными веществами.
2KI + Br2 = 2KBr + I2, где Br2 — окислитель, а KI — восстановитель (за счёт I −1 ).
Внутримолекулярная ОВР — это реакция, в которой один атом является окислителем, а другой восстановителем в рамках одного соединения.
Пример такой окислительно-восстановительной реакции:
где Cl +5 — окислитель, а O −2 — восстановитель.
Термическое разложение нитратов — это внутримолекулярная ОВР. Вот схема разложения нитратов в зависимости от металла, входящего в состав соли.
Исключение — разложение нитрата железа (II): 4Fe(NO3)2 = 2Fe2O3 + 8NO2 + O2. Здесь железо окисляется до +3 вопреки правилам. Иначе разлагается при нагревании и нитрат аммония: NH4NO3 = N2O + 2H2O.
Окислительно-восстановительная реакция диспропорционирования — это реакция, в ходе которой один и тот же атом является и окислителем, и восстановителем. Например, 3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O, где N +3 переходит в N +5 , являясь восстановителем, и N +3 переходит в N +2 , являясь окислителем.
Окислительно-восстановительная реакция контрпропорционирования — это реакция, в которой атомы одного и того же химического элемента в разных степенях окисления входят в состав разных веществ, при этом образуя новые молекулы одного и того же продукта.
Основные правила составления ОВР
Подобрать среди исходных веществ окислитель и восстановитель, а также вещество, которое отвечает за среду — при необходимости. Для этого нужно расставить степени окисления элементов и сравнить их окислительно-восстановительные свойства.
Составить уравнение реакции и записать продукты реакции. Следует помнить, что в кислой среде образуются соли одно-, двух- и трехзарядных катионов, а для создания среды чаще всего используют серную кислоту. В кислой среде невозможно образование оснóвных оксидов и гидроксидов, так как они вступят в реакцию с кислотой. В щелочной среде не могут образовываться кислоты и кислотные оксиды, а образуются соли.
Уравнять методом электронного баланса или методом полуреакций.
Составим алгоритм для уравнивания окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса.
Главное условие протекания ОВР — общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно общему числу электронов, принятых окислителем.
Определите атомы, которые меняют свои степени окисления в ходе реакции.
Выпишите, сколько электронов принял окислитель и отдал восстановитель. Если восстановителей несколько, выписываем все.
Найдите НОК для суммарно отданных/принятых электронов.
Расставьте первые полученные коэффициенты перед окислителем и одним или несколькими восстановителями.
Уравняйте все присутствующие металлы в уравнении реакции.
Уравняйте кислотные остатки.
Уравняйте водород — в обеих частях его должно быть одинаковое количество.
Восстановителями могут быть и нейтральные атомы, и ионы.
Нейтральные атомы. Восстановителями называются атомы, которые свои электроны способны отдавать другим атомам, переходя при этом в положительно заряженные ионы (в наружном электронном слое они имеют один, два или три электрона). Восстановителями в соответствующих условиях могут быть атомы всех элементов, кроме атомов инертных газов и фтора.
Рис. Перекись водорода как восстановитель
В химии восстановители называют атомы таких элементов, которые сравнительно легко теряют свои электроны, т. е. атомы с малым ионизационным потенциалом. К таким элементам относятся элементы двух первых подгрупп периодической системы элементов Менделеева (щелочные и щёлочно-земельные металлы).
Ионизационный потенциал, как правило, падает с увеличением радиуса атома, а поэтому одновременно с этим и растёт его восстановительная способность. В главных подгруппах периодической системы элементов Менделеева восстановительная способность нейтральных атомов растёт с увеличением радиуса атома.
Отрицательно заряженные ионы. Все отрицательно заряженные ионы являются восстановителями, так как они могут терять свои избыточные электроны. Эта способность отрицательно заряженных ионов при одинаковом заряде растёт с увеличением радиуса атома. Отсюда следует, что в группе галогенов ион J -1 обладает большей восстановительной способностью, чем ионы Вr -1 и Сl -1 , и притом настолько большей, что практически его относят к группе восстановителей. Ионы же Сl -1 и Вr -1 могут реагировать как восстановители лишь в исключительных случаях, a F -1 при химических реакциях восстановительные свойства совсем не проявляет. Вообще в группе галогенов восстановительная способность отрицательно заряженных ионов растёт с увеличением заряда ядра. Положительно заряженные ионы металлов и неметаллов
Положительно заряженные ионы могут проявлять свои восстановительные свойства в том случае, если они переходят из иона низшей в ион высшей положительной зарядности. Например:
Читайте также: