Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными называют реакции протекающие с изменением степеней окисления элементов, входящих в состав реагирующих веществ.
Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе жизнедеятельности организма, с ними связаны процессы дыхания и обмена веществ в живых организмах, фотосинтез в растениях, их используют для получение металлов, кислот, солей и других ценных продуктов. Реакции электролиза и коррозии также относятся к окислительно-восстановительным. Наконец, эти реакции лежат в основе работы гальванических элементов, аккумуляторами топливных элементов, превращающих химическую энергию в электрическую.

Окисление, с точки зрения элёктронной теории, — процесс отдачи электронов атомами, молекулами или ионами, например:
При окислении степень окисления элемента повышается.

Восстановление — процесс присоединения электронов атомами, молекулами или ионами:
При восстановлении степень окисления элемента понижается.

Восстановитель — элемент, отдающий электроны (или вещество, содержащее такой элемент). Восстановитель в ходе реакции окисляется.
Окислитель — элемент, принимающий электроны (или вещество, содержащее такой элемент). Окислитель в ходе реакции восстанавливается.
Степень окисления — это условный заряд, который возник бы на атоме в соединении в предположении, что все связи в соединении — ионные (т.е. все связывающие электронные пары полностью смещены к более электроотрицательному атому). Степени окисления могут быть как отрицательными (минимальная -4), так и положительными (максимальная +8).

Помните:
Для данного элемента максимально возможная положительная степень окисления, как правило равна номеру группы в Периодической системе Д.И. Менделеева.
Так, для азота и фосфора наивысшая степень окисления равна +5 (элементы V группы), для углерода и свинца +4 (элементы IV группы).
Степень окисления атома, входящего в состав простого вещества, равна 0.
Сумма всех степеней окисления равна заряду частицы (нулю для молекулы или заряду данного иона).

Типичные восстановители и окислители
К типичным окислителям относятся:
галогены,
кислород О2,
озон О3,
пероксиды Н2О2,
производные элементов в высшей или достаточно высокой степени окисления (например, КМnО4, К2Сr2О7, HNO3, РЬО4),
кислородные соединения галогенов (Cl2O).

Типичные восстановители и окислители
К типичным восстановителям могут быть отнесены:
простые вещества — металлы (наиболее сильные восстановители из них — щелочные и щелочноземельные);
некоторые простые вещества — неметаллы (например, водород и углерод);
производные элементов в низших или невысоких степенях окисления (например, H2S, SO2, СО, СН4, HI, NH3, Н3РО3, SnCl2, FeCl2);
многие органические соединения (углеводороды, альдегиды, спирты, муравьиная и щавелевая кислоты, глюкоза).

Типичные восстановители и окислители
Очевидно, что элемент в высшей степени окисления может проявлять только окислительные свойства, в то время как элемент в низшей степени окисления —только восстановительные.
Производные в промежуточной степени окисления могут быть как окислителями, так и восстановителями, например:
Видно, что в первой реакции железо (III) восстанавливается до железа (II), в то время как во второй — окисляется до железа (VI).

Классификация окислительно-восстановительных реакций
Реакции межмолекулярного окисления-восстановления. В подобных реакциях восстановитель и окислитель — разные химические элементы, входящие в состав разных реагентов, например:

Классификация окислительно-восстановительных реакций
Реакции диспропорционирования.
Так называются реакции, в которых и окислитель, и восстановитель — один и тот же химический элемент, входящий в состав одного вещества:
Здесь бром в степени окисления 0 является и окислителем (понижая степень окисления до -1), и восстановителем (повышая степень окисления до +5).
Недаром раньше подобные реакции называли реакциями самоокисления-самовосстановления.

Классификация окислительно-восстановительных реакций
Реакции сопропорционирования.
Реакции сопропорционирования являются обратными по отношению к реакциям диспропорционирования и являются частным случаем реакций межмолекулярного окисления-восстановления. Примером такой реакции может быть взаимодействие иодоводорода и йодноватой кислоты: