Окислители и восстановители

Окислители присоединяют электроны и восстанавливаются. Окислительные свойства проявляют:

1) типичные неме­таллы (F₂, Cl₂, Вr₂, I₂, O₂), например,

2F₂ + 2H₂О ® 4HF + О₂,

4Cl₂ + H₂S + 4H₂О ® 8HCl + H₂SО₄;

2) элементы, находящиеся в высшей степени окисления; они мо­гут только восстанавливаться, так как их атомы способны лишь принимать электроны: сера в степени окисления +6 (H₂SO₄), азот +5 (HNО₃ и нитраты), марганец +7 (перманганат KMnО₄), хром +6 (хромат K₂CrО₄ и дихромат K₂Cr₂О₇), свинец +4 (РbO₂) и другие вещества, например,

K₂Cr₂О₇+3H₂S+4H₂SО₄ ® Cr₂(SО₄)₃ + 3S + K₂SО₄+7H₂О;

3) водород в степени окисления +1 выступает как оки­слитель преимущественно в растворах кислот (как правило, при взаимодействии с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода), например,

Zn + H₂SO_{4 (разб.)} ® ZnSO₄ + H₂↑;

4) ионы металлов, находящиеся в высшей степени окисления (например, Fe³⁺, Cu²⁺, Hg²⁺), выполняя функцию оки­слителей, превращаются в ионы с более низкой степенью окисления, например,

2FeCl₃+2KI ® 2FeCl₂ + I₂ +2KCl.

Восстановители отдают электроны и окисляются. Восстановительные свойства проявляют:

1) простые вещества – активные металлы (щелочные и щелочноземель­ные, цинк, алюминий, железо и др.);

2) простые вещества – неметал­лы, такие, как водород, углерод (в виде угля или кокса), фосфор, кремний, при этом водород окисляется до Н⁺, углерод чаще всего окисляется до СО или СО₂, а фосфор, при действии сильных окислителей, – до Н₃РО₄;

3) соединения, содержащие элементы в низшей степени окисления; они могут только окисляться, поскольку их атомы способны лишь отдавать электроны: сера в степени окисления –2 (Н₂S и суль­фиды), азот –3 (NH₃ и его производные), йод –1 (HI и йодиды), водород –1 (гидриды) и другие, например,

СаН₂ + 2Н₂О ® Са(ОН)₂ + 2Н₂;

4) металлы в более низкой степени окисления (ионы Sn²⁺, Fe²⁺, Cu⁺, Hg²⁺ и др.), взаимодействуя с окислителями, способны повышать свою степень окисления, например,

5FeCl₂ + KМnО₄ + 8НСl_(разб.) ® 5FeСl₃ + МnCl₂ + KСl + 4Н₂О.

Окислительно-восстановительную двойственность проявляют вещества, содержащие элементы в промежуточных степенях окисления. Такие вещества способны и принимать, и отдавать элек­троны, в зависимости от партнера, с которым они взаимодействуют, и от условий проведения реакции. Как окислительные, так и восстановительные свойства способны про­являть:

1) Галогены (кроме F₂) в щелочной среде диспропорционируют, например,

Cl₂ +2KOH ® KClO + KCl + Н₂О (на холоде),

3Cl₂ + 6KOH ® KClO₃ + 5KCl + 3Н₂О (при нагревании).

2) пероксид водорода Н₂O₂ содержит кислород в степени окисления –1, который в присутствии восстановителей может понижать степень окисления до –2, превращаясь в Н₂О или ОН^–, а при взаимодействии с окислителями способен повышать степень окисления и превращаться в свободный кислород О₂;

3) азотистая кислота и нитриты, выступая в качестве восстановителей за счет иона NО₂^–, окисляются до азотной кислоты HNО₃ или ее солей, а в качестве окислителя восстанавливаются обычно до NO;

4) SO₂, сернистая кислота H₂SO₃ и сульфиты содержат серу в промежуточной степени окисления +4, которая в присутствии окислителей окисляется до серной кислоты H₂SO₄ или сульфатов, а в присутствии восстановителей восстанавливается до свободной серы или сульфидов.