Реакции самоокисления-самовосстановления

Различают 2 основных типа окислительно-восстановительных реакций:

а) межмолекулярные, в которых атомы окислителя и восстановителя находятся в составе разных частиц;

б) внутримолекулярные, в которых атомы окислителя и восстановителя находятся в одной частице.

Существует большая группа окислительно-восстановительных процессов, в которых окислителями и восстановителями являются атомы одного и того же элемента. Такие реакции называются реакциями самоокисления-самовосстановления или реакциями диспропорционирования.

Различают два вида таких процессов. Один из них — это дисмутация, при которой элемент из одной степени окисления переходит в две новых, меньшую и большую относительно исходной. Эти процессы чаще протекают в щелочной, реже в нейтральной среде. Примерами может служить уже описанная реакция хлора с растворами щелочей,а также реакция диоксида азота с щелочами:

+4 +3 +5

NO₂ + 2 KOH = KNO₂ + KNO₃ + H₂O

Реакции дисмутации могут быть и внутримолекулярными:

1. Разложение нитрата алюминия Al(NO₃)₃. В этом веществе атомы азота имеют высшую степень окисления (+5), а атомы кислорода – низшую (–2). Отсюда следует, что азот будет окислителем, а кислород – восстановителем. Составляем электронный баланс, зная, что весь азот восстанавливается до диоксида азота, а кислород окисляется до молекулярного кислорода. С учетом чисел атомов запишем:

3N⁺⁵ + 3e^- → 3N⁺⁴ 4

2O^-2 – 4e ^- → O₂^o 3

Тогда уравнение разложения: Al(NO₃)₃ = Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂.

+5 t –1 +7

2. Разложение бертолетовой соли: KClO₃ = KCl + KClO₄

Второй вид процессов – это конмутация. В ходе этих процессов атомы одного и того же элемента из разных степеней окисления сходятся к одной, промежуточной между исходными. Реакции конмутации протекают, как правило, в кислой, реже в нейтральной среде.

+5 -1 0

K C lO₃ + 6H C l = KCl +3Cl₂ + 3H₂O

ок-ль в-ль

Интересна реакции диоксида серы с сероводородом, используемая в промышленности:

+4 –2 0

S O₂ + 2H₂ S = 3S +2 H₂O

ок-ль в-ль

Конечная степень окисления не обязательно будет нулевой. Вот еще пример:

+7 +2 +4

2KMnO₄ + 3MnSO₄ +2H₂O = 5MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄