Основные понятия и факторы, влияющие на протекание окислительно-восстановительных реакций

Наряду с кислотно-основным взаимодействием, в основе кото­рого лежит обмен протоном (Н⁺) между реагентами, в природе широко распространено окислительно-восстановительное взаимо­действие, которое характеризуется перераспределением электро­нов между реагентами.

Окислительно-восстановительными реакциями называ­ются химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов вследствие перераспределения электронов между ними. В окислительно-восстановительных реакциях всегда проис­ходят отдача и присоединение электронов.

Окислением называется процесс отдачи электронов ато­мом вещества, сопровождающийся повышением степени его окисления.

Например:

Восстановлением называется процесс присоединения элек­тронов атомом вещества, сопровождающийся понижением степени его окисления.

Например:

В ходе окислительно-восстановительной реакции оба процесса протекают одновременно, причем общее число электронов, от­данных при окислении, равно общему числу электронов, при­нятых при восстановлении.

Окислителем называется вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие электроны, т. е. окисли­тель - акцептор электронов.

Восстановителем называется вещество, в состав кото­рого входят атомы, отдающие электроны, т. е. восстано­витель - донор электронов. Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановитель­ные свойства, превращаясь в сопряженный восстановитель:

Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряженный окислитель:

Любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений - окисле­ния и восстановления:

Например:

Совокупность окислителя(восстановителя) с продуктом его превращения составляет сопряженную окислительно-восстанови­тельную пару, а ее взаимопревращение является полуреакцией восстановления (окисления). В любой окислительно-восстановительной реакции принимают участие две сопряженные окисли­тельно-восстановительные пары, между которыми имеет место конкуренция за электроны, в результате чего протекают две по­луреакции: одна связана с присоединением электронов, т. е. вос­становлением, другая - с отдачей электронов, т. е. окислением.

ре-

для правильного обозначения сопряженной окислительно-вос­становительной пары вначале следует записывать окисленную, а затем - восстановленную форму вещества.

Взаимодействие веществ в окислительно-восстановительных реакциях, как и в других химических реакциях, подчиняется закону эквивалентов.

Эквивалентом окислителя или восстановителя называ­ется его частица (реальная или условная), которая, соот­ветственно, присоединяет или отдает один электрон.

Молярная масса эквивалента 1/z М(Х) окислителя или восстановителя равна их молярной массе М(Х), умножен­ной на фактор их эквивалентности 1/z в данной реакции. Фактор эквивалентности окислителя или восстановителя равен 1/z где z - число электронов, принятых или отданных одной частицей (молекулой, атомом, ионом) окислителя или восстановителя. Поэтому молярная масса эквивалента окислителя или восстановителя вычисляется по уравнению:

Факторы, влияющие на протекание окислительно-восста­новительных реакций. Характер протекания окислительно-вос­становительных реакций зависит от химической природы взаи­модействующих веществ и от условий проведения реакции:

Как видно из анализа приведенных полуреакций, в окислитель­но-восстановительных реакциях, протекающих в водных раство­рах, часто принимают участие вода или ее ионы Н⁺ и ОН^-, кото­рые не только способствуют передаче электронов от восстановителя к окислителю, но и связывают компоненты данных превращений. Особенно это важно для биохимических окислительно-восстанови­тельных реакций, всегда протекающих в водных растворах.