Reacții de oxidare-reducere

Cuvântul "oxidare" a însemnat inițial interacțiunea unei anumite substanțe cu oxigenul, cu formarea unui oxid, deoarece oxigenul a fost recunoscut istoric ca primul oxidant. Oxidarea a fost înțeleasă ca adăugarea de oxigen, iar în timpul restaurării a fost revenirea oxigenului. Deci, termenul "oxidare-reducere" a funcționat de mult timp în chimie. Reacțiile de oxidare-reducere au început apoi să fie considerate ca astfel de procese, ca rezultat al transferului de electroni de la un atom la altul, astfel încât acest termen a dobândit un sens mai larg. De exemplu, atunci când magneziul arde în oxigen: 2Mg + O2 → 2MgO, electronii sunt transferați de la magneziu la oxigen.

Reacțiile de oxidare-reducere sunt caracterizate prin faptul că reactanții, numiți oxidanți și agenți reducători, reacționează în ele. Substanțele ale căror atomi renunță la electroni sunt considerate agenți reducători. Compușii chimici, ale căror atomi iau electroni, se numesc oxidanți. În reacția de mai sus, magneziu este un agent reducător, în timp ce el însuși se oxidează, adică dă un electron. Oxigenul este restabilit - ia un electron și este un agent de oxidare. Un alt exemplu: CuO + H2 → Cu + H2O. Când este încălzit oxid de cupru În curentul de hidrogen, ionii de cupru primesc electroni de la hidrogen. Ca oxidant, ele sunt reduse la cupru elementar. Atomii de hidrogen da electroni, fiind un agent reducător, iar hidrogenul în sine este oxidat.

Astfel, procesele de oxidare și de reducere apar simultan: agenții reducători sunt oxidați și oxidanții sunt reduși. Reacțiile de oxidare-reducere au primit un astfel de nume, deoarece există o legătură inextricabilă între aceste procese reciproce. Asta este, dacă există atomi care renunță la electroni, atunci cu siguranță sunt acelea pe care le iau acești electroni. În acest caz se modifică atât oxidantul, cât și agentul reducător gradul de oxidare. Ca rezultat, compușii chimici pot fi formați cu orice tip de legare a atomilor în molecule.

Principalele tipuri de reacții de reducere a oxidării sunt:

1. Intermoleculară - oxidabil și atomii reductibile incluși în moleculele de diferite produse chimice, de exemplu: 2HCl + Zn → ZnCl2 + H2uarr- (zinc - reducator hidrogen cation - oxidant).
2. Intramoleculare - atomii de oxidare și reducere fac parte din molecula aceleiași substanțe chimice, de exemplu: KCIO3 → 2KCl + 302uarr- (în moleculă clorat de potasiu agent de reducere a oxigenului, oxidant clor).
3. Autooxidare auto-vindecare sau disproporționare - același element chimic în reacția este agentul reducător și agent de oxidare, de exemplu: 3HNO2 → HNO3 + 2NOuarr- + H2O (un atom de azot în acid azotic este atât un agent reducător cât și un oxidant, produsul de oxidare este acidul azotic, produsul de reducere este monoxidul de azot).
4. Conformarea sau repoportarea este același element chimic având diferite grade de oxidare în moleculă, rezultând o singură stare de oxidare, de exemplu: NH4NO3 → N2O + 2H2O.

Reacțiile de oxidare-reducere pot fi prezentate într-o formă generală sau electronică. Putem considera exemplul interacțiunii chimice: 2FeCl3 + H2S → FeCl2 + S + 2HCl. Aici, atomul de fier este un oxidant, deoarece ia un electron și modifică starea de oxidare de la +3 la +2: Fe + sup3- + e → Fe + ². Ionul de sulf este un agent reducător, oxidant, dă un electron și modifică starea de oxidare de la -2 la 0: S ² - e → S °. Metodele de echilibrare electronică sau ionică electronică sunt utilizate pentru a aranja coeficienții stoichiometrici în ecuație.

Reacțiile redox sunt larg răspândite și de mare importanță, deoarece acestea stau la baza proceselor de ardere de descompunere degradare, respirația, metabolismul, asimilarea de plante de dioxid de carbon, precum și asupra altor procese biologice. Ele sunt de asemenea folosite în diverse industrii pentru a produce metale și nemetale din compușii lor. De exemplu, se bazează pe recepția amoniacului, sulfuric și acid azotic, unele materiale de construcții, medicamente și multe alte produse importante. Ele sunt, de asemenea, folosite în chimia analitică pentru a determina compuși chimici diferiți.