Окислительно-восстановительный
-
Окислительно-восстановительные реакции
- Окислительно-восстановительные реакции (Редокс) изменяют степени окисления реагентов.
- Окисление — потеря электронов, восстановление — увеличение электронов.
- Процессы окисления и восстановления протекают одновременно.
-
Типы окислительно-восстановительных реакций
- Перенос электрона: один электрон переходит от окисляемого к восстанавливаемому.
- Перенос атома: атом переносится с одной подложки на другую.
-
Терминология
- «Редокс» — сочетание слов «восстановление» и «окисление».
- Окисление — потеря электронов, восстановление — приобретение электронов.
- Окислительно-восстановительная пара — восстановительный элемент и окислительная форма.
-
Окислители и восстановители
- Окислители — вещества, отбирающие электроны, восстанавливаются.
- Восстановители — вещества, передающие электроны, окисляются.
- Восстановительный эквивалент — химические соединения, переносящие эквивалент одного электрона.
-
Электронизация и деэлектронация
- Электронизация и деэлектронация — процессы восстановления и окисления на электродах.
- Термины не получили широкого распространения среди химиков.
-
Механизмы и энергия
- Реакции переноса электронов протекают быстро.
- Механизмы реакций переноса атомов разнообразны и сложны.
- Анализ энергий связей и ионизации позволяет рассчитать термодинамические аспекты.
-
Стандартные электродные потенциалы
- Каждая полуреакция имеет стандартный электродный потенциал.
- Восстановительный потенциал показывает склонность окислителя к снижению.
- Окислительный потенциал показывает склонность восстановителя к окислению.
-
Примеры окислительно-восстановительных реакций
- Реакция между водородом и фтором: окисление водорода, восстановление фтора.
- Перемещение металла: замещение атома металла в соединении.
- Восстановление нитратов до азота.
- Сгорание углеводородов: образование воды, углекислого газа и тепловой энергии.
- Коррозия и ржавление: электрохимическое окисление металлов.
- Реакция диспропорционирования: одновременное окисление и восстановление одного вещества.
-
Окислительно-восстановительные реакции в промышленности
- Катодная защита используется для борьбы с коррозией металлов.
- Окисление применяется в производстве чистящих средств и азотной кислоты.
- Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе электрохимических элементов.
- Металлические руды содержат окисленные металлы, которые восстанавливаются при плавке.
- Гальванопокрытие использует окислительно-восстановительные реакции для нанесения покрытий.
-
Окислительно-восстановительные реакции в биологии
- Железо усваивается из окружающей среды для клеточного дыхания.
- Клеточное дыхание включает окисление глюкозы и восстановление кислорода.
- Фотосинтез и клеточное дыхание дополняют друг друга, но не являются обратными реакциями.
- Свободнорадикальные реакции убивают микроорганизмы и могут быть вредными для человека.
- Окислительно-восстановительное состояние отражает баланс метаболитов в клетке.
- Окислительно-восстановительные механизмы контролируют клеточные процессы.
-
Окислительно-восстановительный цикл
- Ароматические соединения восстанавливаются с образованием свободных радикалов.
- Свободные радикалы восстанавливают молекулярный кислород и регенерируют исходное соединение.
- Конечная реакция — окисление коферментов флавофермента и восстановление кислорода.
-
Окислительно-восстановительные реакции в геологии
- Минералы часто представляют собой окисленные производные металлов.
- Железо добывается в виде магнетита, титан — в виде рутила.
- Оксиды восстанавливаются для получения металлов, часто с помощью углерода или монооксида углерода.
-
Окислительно-восстановительные реакции в почвах
- Реакции переноса электронов играют важную роль в почвах.
- Окислительно-восстановительный потенциал (Eh или pe) контролирует химические реакции и биологические процессы.
- Исследования включают термодинамические аспекты и рост корней растений.
-
Мнемоника
- Окисленный реагент теряет электроны, восстановленный реагент получает электроны.
- Окисление происходит на катоде, восстановление — на аноде.
- Положительный анод, отрицательный катод в электролитических элементах.