Окислительно-восстановительные реакции - определение, типы, использование, приложения

Степени окисления реагентов изменяются в окислительно-восстановительных реакциях, которые представляют собой окислительно-восстановительные химические реакции. Термин окислительно-восстановительный относится к процессу восстановления-окисления. Все окислительно-восстановительные реакции можно разделить на два типа процессов: восстановительные и окислительные. Окислительно-восстановительная реакция, также известная как реакция окисления-восстановления, всегда включает одновременные процессы окисления и восстановления. В химической реакции восстанавливаемый материал называется окислителем, а окисляемое вещество – восстановителем.

Окисление определяется как потеря электронов и, как следствие, увеличение степени окисления данного реагента. Восстановление - это процесс, при котором электроны приобретаются, а степень окисления реагента уменьшается. Окислители представляют собой электроноакцепторные вещества, которые имеют тенденцию к снижению окислительно-восстановительных процессов. Восстановитель представляет собой донор электронов, который имеет тенденцию отдавать электроны. Эти вещества склонны к окислению. Любую окислительно-восстановительную реакцию можно разделить на две части: полуреакцию окисления и полуреакцию восстановления.

General Rules Regarding Oxidation States

1. A free element’s (uncombined element’s) oxidation state is zero.
2. The oxidation state of a simple (monoatomic) ion is equal to the ion’s net charge. For example, the oxidation state of Cl^– is -1.
3. When hydrogen is present in most compounds, it has an oxidation state of +1 while oxygen has an oxidation state of 2. The exceptions are hydrogen, which has an oxidation state of 1 inactive metal hydride (such as LiH), and an oxidation state of 1 in peroxides or -1/2 in superoxides.
4. The algebraic total of all oxidation states in a neutral molecule must be zero. The algebraic total of the oxidation states of the individual atoms in ions must equal the ion’s charge.

Типы окислительно-восстановительных реакций

Реакция разложения

A chemical is broken down into distinct components in this type of reaction. It is the inverse reaction of a combination reaction. In a displacement reaction, for example, the atom gets replaced by an atom of another element. 

Химическое уравнение будет использоваться для описания химической реакции. Он обозначает переход от реагентов к продуктам. Сторона реагента представлена слева, а результат реакции представлен справа. Вот несколько примеров таких типов реакций:

2NaH → 2Na + Н ₂

Различают три типа реакций разложения:

1. Термолиз - Термолиз - это разложение под воздействием тепла.
2. Электролиз – это разложение вещества под действием электричества.
3. Фотолиз – Фотолиз – это разложение под действием света.

Реакция двойного разложения: превращение одного компонента вещества в два новых соединения. Реакция двойного замещения происходит, когда положительный ион обменивается с другим положительным ионом молекулы. Реакция соединения обратна реакции разложения. В таких реакциях участвует создание единого продукта из двух или более реагентов. Возможны как эндотермические, так и экзотермические реакции распада. Последнее, однако, более распространено, чем первое. Извлечение металлов из их руд является важным применением процессов разложения. Цинк, например, можно извлечь из каламина посредством реакции разложения. Точно так же натрий можно получить из хлорида натрия (NaCl).

Использование реакции разложения

• Используется для извлечения металлов.
• Он способствует образованию цемента.
• Это помогает в облегчении диспепсии.
• Он используется при разложении хлорида серебра в серебре.
• Он также используется в термитной сварке.

Комбинированная реакция

These reactions, which are the inverse of decomposition processes, require the combination of two chemicals to generate a single compound in the form of A + B → AB.

Результатом комбинированной реакции между металлом и неметаллом является ионное твердое вещество. Например, литий может реагировать с серой с образованием сульфида лития. Когда магний горит на воздухе, его атомы смешиваются с газообразным кислородом, образуя оксид магния. Яркое пламя, производимое вспышками, производится этой уникальной комбинированной реакцией. В качестве примера:

H ₂ + Cl ₂ → 2HCl

С + О ₂ → СО ₂

Реакция смещения

An atom or an ion of a compound is replaced by an atom or an ion of another element in this type of reaction. It can be represented as X + YZ → XZ + Y. Displacement reactions are further subdivided into metal displacement reactions and non-metal displacement reactions.

• Замещение металла: металл, присутствующий в соединении, замещается другим металлом в этом типе реакции. Эти типы реакций используются в металлургических операциях для извлечения чистых металлов из руд. В качестве примера,

CuSO ₄ + Zn → Cu + ZnSO ₄

• Смещение неметаллов: в этом типе реакции мы можем обнаружить смещение водорода и, в редких случаях, смещение кислорода.
• Реакция одиночного замещения : Реакция одиночного замещения, также известная как реакция одиночного замещения, представляет собой тип окислительно-восстановительной химической реакции, в которой один ион или элемент выходит из молекулы, т. е. один элемент в соединении заменяется другим.
• Реакция двойного замещения: реакции двойного замещения происходят, когда часть двух ионных соединений переносится, что приводит к образованию двух новых компонентов. Это модель двойной реакции замещения. Ионы осаждаются и обменивают ионы в водных растворах, что приводит к процессам двойного вытеснения.

Реакции диспропорционирования

Реакции диспропорционирования - это реакции, в которых один реагент окисляется и восстанавливается. Реакция перекиси водорода при поливании раны является одним из реальных примеров такого процесса. На первый взгляд может показаться, что это простая реакция распада, потому что перекись водорода разлагается с образованием кислорода и воды. Другой пример показан ниже.

P ₄ + 3NaOH + 3H ₂ O → 3NaH ₂ PO ₂ + PH ₃

Примеры вопросов

Вопрос 1: Что называют реакцией смещения?

Отвечать:

A displacement reaction is one in which a portion of one reactor is replaced by another. A displacement reaction is also known as a substitution or metathesis reaction.

Вопрос 2: Что такое реакция нейтрализации?

Отвечать:

A neutralisation reaction occurs when an acid and a base react chemically to produce a salt and water. The salt’s pH is determined by the pH of the interacting acids and bases.

Вопрос 3. Являются ли кислотно-щелочные реакции двойным замещением?

Отвечать:

In double substitution reactions, two ionic compounds exchange anions or cations. Neutralisation reactions occur when the reactants are acid and base, and neutralisation reactions are generally favorable as long as the reaction requires a solid acid and/or base.

Вопрос 4: Что такое реакция разложения?

Отвечать:

Decomposition reaction is a reaction that involves the breakdown of a molecule into other components.

Вопрос 5: Что такое окислительно-восстановительная реакция?

Отвечать:

Redox reactions are oxidation-reduction chemical reactions in which the oxidation states of the reactants change.