что относится к окислителям

Окислитель

Окисли́тель — вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие во время химической реакции электроны, иными словами, окислитель — это акцептор электронов.

В зависимости от поставленной задачи (окисление в жидкой или в газообразной фазе, окисление на поверхности) в качестве окислителя могут быть использованы самые разные вещества.

Содержание

Распространённые окислители и их продукты

Окислитель	Полуреакции	Продукт	Стандартный потенциал, В
O2 кислород		Разные, включая оксиды, H2O и CO2	+1,229 (в кислой среде)

+0,401 (в щелочной среде)

O₃ озонРазные, включая кетоны и альдегидыПероксидыРазные, включая оксиды, окисляет сульфиды металлов до сульфатов H₂OHal₂ галогеныHal − ; окисляет металлы, P, C, S, Si до галогенидовF₂: +2,87

ClO − гипохлоритыCl −ClO₃ − хлоратыCl −HNO₃ азотная кислотас активными металлами, разбавленная

с активными металлами, концентрированная

с тяжёлыми металлами, разбавленная

c тяжёлыми металлами, концентрированная

H₂SO₄, конц. серная кислотаc неметаллами и тяжёлыми металлами

с активными металлами

SO₂; окисляет металлы до сульфатов с выделением сернистого газа или серы

Шестивалентный хромCr 3++1,33MnO₂ оксид марганца(IV)Mn 2++1,23MnO₄ − перманганатыкислая среда

Катионы металлов и H +

Мнемонические правила

Для запоминания свойств окислителей и восстановителей существует несколько мнемонических правил:

Зависимость степени окисления от концентрации окислителя

Чем активнее металл, реагирующий с кислотой, и чем более разбавлен её раствор, тем полнее протекает восстановление. В качестве примера — реакция азотной кислоты с цинком:

Сильные окислители

Сильными окислительными свойствами обладает «царская водка» — смесь одного объема азотной кислоты и трёх объёмов соляной кислоты.

HNO₃ + 3HCl ↔ NOCl + 2Cl + 2H₂O

Образующийся в нём хлористый нитрозил распадается на атомарный хлор и монооксид азота:

Царская водка является сильным окислителем благодаря атомарному хлору, который образуется в растворе. Царская водка окисляет даже благородные металлы — золото и платину.

Ещё один сильный окислитель — перманганат калия. Он способен окислять органические вещества и даже разрывать углеродные цепи:

Сила окислителя при реакции в разбавленном водном растворе может быть выражена стандартным электродным потенциалом: чем выше потенциал, тем сильнее окислитель.

Очень сильные окислители

Условно к «очень сильным окислителям» относят вещества превышающие по окислительной активности молекулярный фтор. К ним, например, относятся: гексафторид платины, диоксидифторид, дифторид криптона, гексафтороникелат(IV) калия. Перечисленные вещества, к примеру, способны при комнатной температуре окислять инертный газ ксенон, что неспособен делать фтор (требуется давление и нагрев) и тем более ни один из кислородсодержащих окислителей.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Окислитель» в других словарях:

окислитель — – реагент (атом, молекула, ион), который в окислительно восстановительной реакции присоединяет электроны, т.е. восстанавливается. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] Окислитель – реагент в окислительно восстановительной реакции, принимающий… … Химические термины

ОКИСЛИТЕЛЬ — ОКИСЛИТЕЛЬ, вещество, вызывающее реакции ОКИСЛЕНИЯ. Так, при образовании УГАРНОГО ГАЗА путем окисления углерода, 2С+О2=2СО, кислород является окислителем. Среди окислителей можно назвать АЗОТНУЮ КИСЛОТУ, ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА, озон, бихромат калия,… … Научно-технический энциклопедический словарь

ОКИСЛИТЕЛЬ — ОКИСЛИТЕЛЬ, окислителя, муж. (хим.). Вещество, способное производить окисление. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ОКИСЛИТЕЛЬ — ОКИСЛИТЕЛЬ, я, муж. (спец.). Вещество, способное производить окисление. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Окислитель — компонент топлива, окисляющий горючее при сгорании в камере ракетного двигателя. О. должен реагировать с горючими элементами с выделением максимального количества теплоты. В жидких ракетных топливах в качестве О. используют жидкий кислород,… … Энциклопедия техники

окислитель — сущ., кол во синонимов: 3 • металлург (435) • нитробензол (3) • фотоокислитель (2) … Словарь синонимов

Окислитель — составная часть двухкомпонентного ракетного топлива, применяемого в жидкостных ракетных двигателях. В качестве окислителя часто используют жидкий кислород и четырехокись азота. Некоторые типы топлива при соприкосновении с соответствующим… … Морской словарь

окислитель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN oxygen carrier … Справочник технического переводчика

окислитель — 3.2.8 окислитель (oxidant): вещество (О2/О3), которое после осаждения на поверхность или продукт приводит к образованию оксидов или участвует в реакции окисления. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Окислитель

Что такое окислитель

Окислителями могут быть нейтральные атомы или положительно заряженные ионы.

Нейтральные атомы. Окислителями могут быть только те из нейтральных атомов, которые, принимая электроны, переходят в отрицательно заряженные ионы, т. е. только нейтральные атомы неметаллов.

Рис. Перекись водорода окислитель.

Самые сильные окислители — атомы галогенов, так как они могут принимать только один электрон. Самые слабые окислители— атомы неметаллов четвертой группы.

В группах (4 — 7) окислительные свойства падают с возрастанием величин радиусов нейтральных атомов. Следовательно, из нейтральных атомов самый сильный окислитель — фтор, а самый слабый — свинец. Неметаллы могут быть не только окислителями, т. е. принимать электроны, но и отдавать электроны, т. е. быть восстановителями.

Положительно заряженные ионы как металлов, так и неметаллов также могут быть окислителями, так как они принимают электроны от других атомов или ионов. В процессе реакции они переходят: а) в положительные ионы низшей зарядности, б) в нейтральные атомы и в) в отрицательно заряженные ионы. Например:

Чем больше энергии было затрачено на отрыв электронов, тем сильнее они будут притягиваться образовавшимися ионами. Поэтому к сильным окислителям относятся, например, ионы „благородных» металлов, их ионизационные потенциалы довольно высокие: Au — 9,18 V, Ag — 7,54 V, Pd —8,3 V, Pt —8,88 V.

Необходимо заметить, что, хотя такие многозарядные положительные ионы в растворе существуют только в виде сложных анионов типов ЭO‘₃, ЭO»₄, ЭO‘₄ и др., это, однако, нисколько не понижает их окислительной способности. Они являются сильными окислителями. К наиболее сильным окислителям принадлежат: фтор, озон, двуокись свинца, ионы «благородных» металлов и многовалентные положительные ионы.

Применяемые окислители в технике и лабораторной практике делятся на нейтральные, кислые и щелочные.

Нейтральные окислители

1. Кислород применяется для интенсификации производственных процессов в металлургической и химической промышленности (например, в доменном процессе, в производстве серной и азотной кислоты и т. д.). В нейтральной среде реакция окисления кислородом протекает по уравнению: O₂ + 2Н₂O + 4ē ⇄4OН‘, а в кислой среде:

2. Озон отличается от кислорода более сильной окислительной способностью: он многие красящие вещества обесцвечивает, металлы (за исключением Au, Pt и др.) окисляет, аммиак окисляет в азотистую и азотную кислоты, сернистые соединения — в сернокислые и т. д. В нейтральной среде реакция окисления озоном протекает по уравнению: O₃ + H₂O + ē → O₂ + 2H‘, в кислой среде: O₃ + 2Н • + 2ē → O₂ + Н₂O.

3. Электрический ток широко используется в технике не только как восстановитель, но и как окислитель для получения различных химически чистых веществ.

Кислые окислители

1. Хромовая и двухромовая кислоты известны только в растворе, поэтому вместо свободных кислот пользуются их устойчивыми солями (К₂Сr₂O₇ и К₂СrO₄), которые и применяются в промышленности и лабораторной практике для окисления различных веществ. Обычно пользуются для этой цели смесью бихроматов калия или натрия с серной кислотой (60 ч. К₂Сr₂O₇ +80 ч. конц. H₂SO₄ + 270 ч. Н₂O).

2. Азотная кислота—один из сильнейших окислителей. Она окисляет очень многие металлы. Ею относительно легко окисляются и многие неметаллы, например: сера (при кипячени) до H₂SO₄, фосфор —до Р₃РО₄ углерод —до СО₂ и т. д.

3.Азотистая кислота хотя и является окислителем, но при взаимодействии с более сильными окислителями сама проявляет восстановительные свойства, окисляясь до азотной кислоты. Азотистая кислота и её соли (KNО₂ и NaNО₂) применяются в качестве окислителей главным образом в производстве органических красителей.

4. Серная кислота концентрированная—сравнительно сильный окислитель, особенно при высокой температуре. Она окисляет С до СО₂, S до SO₂, HJ и НВr (частично) до свободных галогенов (J₂ и Вr₂). Серная кислота окисляет также многие металлы: Cu, Ag, Hg и др. Однако такие металлы, как Au, Pt, Ru, Os и др., устойчивы по отношению к ней. Проявляя окислительные свойства, H₂SO₄ обычно восстанавливается до SO₂, с более сильными восстановителями— до S и даже до H₂S. Разбавленной серной кислотой окисляются только активные металлы, стоящие в ряду напряжений выше пары водорода.

5. Хлорноватая кислота — в растворе является энергичным окислителем. Так, например, 40% водный раствор её окисляет горючие вещества (например, бумагу и др.) с воспламенением. Соли её, хлорноватокислые или хлораты, в растворе окислительных свойств не проявляют, но, будучи в кристаллическом состоянии при сплавлении, являются сильными окислителями. Наиболее важной солью из них является хлорноватокислый калий (бертолетова соль).

6. Перекись водорода, являясь сильным окислителем, используется в тех случаях, когда требуется окислить вещество, сравнительно легко разрушающееся от других окислителей. В технике Н₂O₂ применяется для отбеливания тканей, слоновой кости, соломы, мехов, перьев и т. д. Разрушая красящие вещества, перекись водорода почти не затрагивает отбеливаемого материала. В медицине Н₂O₂, сильно разбавленная, применяется для полоскания горла и промывки ран. Она применяется также для обновления потускневших картин, написанных масляными красками. В реакциях с более сильными окислителями Н₂O₂ сама проявляет восстановительные свойства. Она способна также к реакциям самоокисления-самовосстановления.

7. Двуокись марганца в кислой среде применяется при получении хлора из соляной кислоты, в стекольной промышленности, для окисления различных сернистых соединений и производных железа, при изготовлении гальванических элементов типа Лекланше и т. д.

8. Двуокись свинца является исключительно сильным окислителем. Она широко применяется в работе свинцовых аккумуляторов.

Щелочные окислители

1. Марганцовокислый калий (перманганат калия)— сильный окислитель, применяется для окисления многих органических соединений. Перманганат калия в кислой среде окисляет соли двухвалентного олова и железа в соли четырёх- и трёхвалентные. Он также окисляет: сульфиты — в сульфаты, нитриты — в нитраты, йодистый калий — до свободного йода, соляную кислоту — до хлора, перекись водорода— до кислорода и т. д. Характер восстановления КМnO₄ зависит от среды, в которой протекает реакция.

2. Хлорная (или белильная) известь относится к числу наиболее сильных окислителей, широко применяется

для отбелки тканей и бумаги, для дезинфекции и т. д. В военное время хлорная известь используется для дегазации местности, заражённой отравляющим веществом.

3. Растворы гипохлорита калия и натрия

2KOH + Cl₂ = KOCl + KCl + H₂O

2NaOH + Cl₂ = NaOCl + NaCl + H₂O

применяются для отбелки тканей, главным образом хлопчатобумажных и льняных, а также бумаги.

Особое место занимают ионы так называемой промежуточной зарядности, которые в зависимости от условий реакции могут быть как окислителями, так и восстановителями. Таковы, например:

Следовательно, подразделение веществ на восстановители и окислители имеет до некоторой степени условный характер и преследует цель — указать на преобладание окислительных или восстановительных свойств у данного вещества в определённых условиях.

Статья на тему Окислитель

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Источник

Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции — это химические реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления у атомов реагирующих веществ. При этом некоторые частицы отдают электроны, а некоторые получают.

Окислители и восстановители

Окислители — это частицы (атомы, молекулы или ионы), которые принимают электроны в ходе химической реакции. При этом степень окисления окислителя понижается. Окислители при этом восстанавливаются.

Восстановители — это частицы (атомы, молекулы или ионы), которые отдают электроны в ходе химической реакции. При этом степень окисления восстановителя повышается. Восстановители при этом окисляются.

Химические вещества можно разделить на типичные окислители, типичные восстановители, и вещества, которые могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства. Некоторые вещества практически не проявляют окислительно-восстановительную активность.

К типичным окислителям относят:

Типичные восстановители – это, как правило:

Большинство остальных веществ может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Типичные окислители и восстановители приведены в таблице.

В лабораторной практике наиболее часто используются следующие окислители :

Классификация окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции обычно разделяют на четыре типа: межмолекулярные, внутримолекулярные, реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), и реакции контрдиспропорционирования.

C 0 + 4H N +5 O_3(конц) = C +4 O₂ ↑ + 4 N +4 O₂ ↑+ 2H₂O.

Внутримолекулярные реакции – это такие реакции, в которых разные элементы из одного реагента переходят в разные продукты, например:

Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) – это такие реакции, в которых окислитель и восстановитель – один и тот же элемент одного реагента, который при этом переходит в разные продукты:

3Br₂ + 6 KOH → 5KBr + KBrO₃ + 3 H₂O,

Репропорционирование (конпропорционирование, контрдиспропорционирование ) – это реакции, в которых окислитель и восстановитель – это один и тот же элемент, который из разных реагентов переходит в один продукт. Реакция, обратная диспропорционированию.

Основные правила составления окислительно-восстановительных реакций

Окислительно-восстановительные реакции сопровождаются процессами окисления и восстановления:

Окисление — это процесс отдачи электронов восстановителем.

Восстановление — это процесс присоединения электронов окислителем.

В окислительно-восстановительных реакциях соблюдается электронный баланс: количество электронов, которые отдает восстановитель, равно количеству электронов, которые получает окислитель. Если баланс составлен неверно, составить сложные ОВР у вас не получится.

Используется несколько методов составления окислительно-восстановительных реакций (ОВР): метод электронного баланса, метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций) и другие.

«Опознать» ОВР довольно легко — достаточно расставить степени окисления во всех соединениях и определить, что атомы меняют степень окисления:

Выписываем отдельно атомы элементов, меняющих степень окисления, в состоянии ДО реакции и ПОСЛЕ реакции.

Степень окисления меняют атомы марганца и серы:

Mn +7 + 1e = Mn +6

Марганец поглощает 1 электрон, сера отдает 2 электрона. При этом необходимо, чтобы соблюдался электронный баланс. Следовательно, необходимо удвоить число атомов марганца, а число атомов серы оставить без изменения. Балансовые коэффициенты указываем и перед реагентами, и перед продуктами!

Схема составления уравнений ОВР методом электронного баланса:

Внимание! В реакции может быть несколько окислителей или восстановителей. Баланс необходимо составить так, чтобы ОБЩЕЕ число отданных и полученных электронов было одинаковым.

Общие закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций

Самый очевидный фактор, определяющий — среда раствора реакции — кислая, нейтральная или щелочная. Как правило (но не обязательно), вещество, определяющее среду, указано среди реагентов. Возможны такие варианты:

Среда протекания реакции позволяет определить состав и форму существования остальных продуктов ОВР. Основной принцип — продукты образуются такие, которые не взаимодействуют с реагентами!

Обратите внимание! Е сли среда раствора кислая, то среди продуктов реакции не могут присутствовать основания и основные оксиды, т.к. они взаимодействуют с кислотой. И, наоборот, в щелочной среде исключено образование кислоты и кислотного оксида. Это одна из наиболее частых, и наиболее грубых ошибок.

При увеличении температуры большинство ОВР, как правило, проходят более интенсивно и более глубоко.

Рассмотрим наиболее типичные лабораторные окислители.

Основные схемы окислительно-восстановительных реакций

Схема восстановления перманганатов

В составе перманганатов есть мощный окислитель — марганец в степени окисления +7. Соли марганца +7 окрашивают раствор в фиолетовый цвет.

Перманганаты, в зависимости от среды реакционного раствора, восстанавливаются по-разному.

3 K₂S + 2 KMnO₄ + 4 H₂O = 2 MnO₂↓ + 3 S↓ + 8 KOH,

Распространенной ошибкой в этой реакции является указание на взаимодействие серы и щелочи в продуктах реакции. Однако, сера взаимодействует с щелочью в довольно жестких условиях (повышенная температура), что не соответствует условиям этой реакции. При обычных условиях правильно будет указывать именно молекулярную серу и щелочь отдельно, а не продукты их взаимодействия.

При составлении этой реакции также возникают трудности. Дело в том, что в данном случае написание молекулы среды (КОН или другая щелочь) в реагентах не требуется для уравнивания реакции. Щелочь принимает участие в реакции, и определяет продукт восстановления перманганата калия, но реагенты и продукты уравниваются и без ее участия. Этот, казалось бы, парадокс легко разрешим, если вспомнить, что химическая реакция — это всего лишь условная запись, которая не указывает на каждый происходящий процесс, а всего лишь является отображением суммы всех процессов. Как определить это самостоятельно? Если действовать по классической схеме — баланс-балансовые коэффициенты-уравнивание металла, то вы увидите, что металлы уравниваются балансовыми коэффициентами, и наличие щелочи в левой части уравнения реакции будет лишним.

Перманганаты окисляют:

KMnO₄ + неМе (низшая с.о.) = неМе 0 + другие продукты

KMnO₄ + неМе (промежуточная с.о.) = неМе(высшая с.о.) + др. продукты

KMnO₄ + Ме 0 = Ме (стабильная с.о.) + др. продукты

Схема восстановления хроматов/бихроматов

Соединения хрома VI окисляют:

Хромат/бихромат + неМе (отрицательная с.о.) = неМе 0 + другие продукты

Хромат/бихромат + неМе (промежуточная положительная с.о.) = неМе(высшая с.о.) + др. продукты

Хромат/бихромат + Ме 0 = Ме (стабильная с.о.) + др. продукты

Хромат/бихромат + P, As (отрицательная с.о.) = P, As +5 + другие продукты

Разложение нитратов

Например:

Активные металлы в природе встречаются в виде солей (KCl, NaCl).

Металлы средней активности чаще всего в природе встречаются в виде оксидов (Fe₂O₃, Al₂O₃ и др.).

Неактивные металлы в природе встречаются в виде простых веществ.

Некоторые исключения!

Разложение нитрата аммония :

При нагревании нитрат аммония разлагается. При температуре до 270 о С образуется оксид азота (I) («веселящий газ») и вода:

Результирующая степень окиcления азота — среднее арифметическое степени окисления атомов азота в исходной молекуле.

При более высокой температуре оксид азота (I) разлагается на простые вещества — азот и кислород :

При разложении нитрита аммония NH₄NO₂ также происходит контрдиспропорционирование.

Термическое разложение нитрата марганца (II) сопровождается окислением металла:

Нитрат железа (II) при низких температурах разлагается до оксида железа (II), при нагревании железо окисляется до степени окисления +3:

Нитрат никеля (II) разлагается до нитрита при нагревании до 150 о С под вакуумом и до оксида никеля при более высоких температурах (разложения нитрата никеля в ЕГЭ по химии не должно быть, но это не точно)).

Окислительные свойства азотной кислоты

Это связано с тем, что в составе кислоты есть очень сильный окислитель — азот в степени окисления +5. При взаимодействии с восстановителями — металлами образуются различные продукты восстановления азота.

Азотная кислота + металл = соль металла + продукт восстановления азота + H₂O

Некоторые закономерности позволят верно определять основной продукт восстановления металлами азотной кислоты в реакции:

пассивация металлов — это перевод поверхности металла в неактивное состояние за счет образования на поверхности металла тонких слоев инертных соединений, в данном случае преимущественно оксидов металлов, которые не реагируют с концентрированной азотной кислотой

Для приближенного определения продуктов восстановления азотной кислоты при взаимодействии с разными металлами я предлагаю воспользоваться принципом маятника. Основные факторы, смещающие положение маятника: концентрация кислоты и активность металла. Для упрощения используем 3 типа концентраций кислоты: концентрированная (больше 30%), разбавленная (30% или меньше), очень разбавленная (меньше 5%). Металлы по активности разделим на активные (до алюминия), средней активности (от алюминия до водорода) и неактивные (после водорода). Продукты восстановления азотной кислоты располагаем в порядке убывания степени окисления:

Чем активнее металл, тем больше мы смещаемся вправо. Чем больше концентрация или меньше степень разбавления кислоты, тем больше мы смещаемся влево.

Взаимодействие металлов с серной кислотой

Например :

Концентрированная серная кислота взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений как до, так и после водорода.

H₂SO_{4 (конц)} + металл = соль металла + продукт восстановления серы (SO₂, S, H₂S) + вода

Основные принципы взаимодействия концентрированной серной кислоты с металлами:

1. Концентрированная серная кислота пассивирует алюминий, хром, железо при комнатной температуре, либо на холоду;

2. Концентрированная серная кислота не взаимодействует с золотом, платиной и палладием ;

3. С неактивными металлами концентрированная серная кислота восстанавливается до оксида серы (IV).

Cu 0 + 2H₂ S +6 O_4(конц) = Cu +2 SO₄ + S +4 O₂ + 2H₂O

4. При взаимодействии с активными металлами и цинком концентрированная серная кислота образует серу S либо сероводород H₂S 2- (в зависимости от температуры, степени измельчения и активности металла).

Пероксид водорода

При взаимодействии с окислителями перекись окисляется до молекулярного кислорода (степень окисления 0): O₂. Например :

Источник