Реакция окисления и реакция восстановления
Реакции окисления и восстановления взаимосвязаны. Там, где одно вещество окисляется, другое вещество восстанавливается. Поэтому эти реакции известны под общим названием окислительно-восстановительные реакции.
Реакция окисления
Первоначально реакции окисления были идентифицированы как реакции, в которых участвует газообразный кислород. Здесь кислород соединяется с другой молекулой, образуя оксид. В этой реакции кислород восстанавливается, а другое вещество окисляется. Следовательно, в основном реакция окисления - это присоединение кислорода к другому веществу. Например, в следующей реакции водород подвергается окислению и, следовательно, к водороду, образующему воду, добавляется атом кислорода.
2H2 + O2 -> 2H2O
Другой способ описать окисление – это потеря водорода. В некоторых случаях окисление трудно описать как добавление кислорода. Например, в следующей реакции кислород присоединился и к углероду, и к водороду, но только углерод подвергся окислению. В этом случае окисление можно описать, сказав, что это потеря водорода. Так как при производстве углекислого газа из метана удаляются водороды, углерод там окисляется.
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H 2О
Другой альтернативный подход к описанию окисления – это потеря электронов. Этот подход можно использовать для объяснения химических реакций, в которых мы не наблюдаем образования оксида или потери водорода. Таким образом, даже при отсутствии кислорода мы можем объяснить окисление, используя этот подход. Например, в следующей реакции магний превратился в ионы магния. Поскольку магний потерял два электрона, он подвергся окислению, а газообразный хлор является окислителем.
Mg + Cl2 -> Mg2+ + 2Cl–
Степень окисления помогает идентифицировать атомы, подвергшиеся окислению. Согласно определению ИЮПАК, степень окисления - это «мера степени окисления атома в веществе. Он определяется как предполагаемый заряд атома». Степень окисления представляет собой целочисленное значение и может быть положительным, отрицательным или нулевым. Степень окисления атома изменяется при химической реакции. Если степень окисления увеличивается, то говорят, что атом окислился. Как и в приведенной выше реакции, магний имеет нулевую степень окисления, а ион магния имеет степень окисления +2. Поскольку степень окисления увеличилась, магний окислился.
Реакция восстановления
Восстановление противоположно окислению. Что касается переноса кислорода, то в реакциях восстановления кислород теряется. Что касается переноса водорода, то при получении водорода происходят восстановительные реакции. Например, в приведенном выше примере между метаном и кислородом кислород уменьшился, потому что он получил водород. С точки зрения переноса электронов восстановление - это приобретение электронов. Итак, согласно приведенному выше примеру, хлор восстанавливается.
В чем разница между реакцией окисления и реакцией восстановления?
• В реакциях окисления кислород приобретается, а в реакциях восстановления кислород теряется.
• При окислении водород теряется, а при восстановлении водород приобретается.
• В реакциях окисления электроны теряются, а в реакциях восстановления электроны приобретаются.
• В реакциях окисления степень окисления увеличивается. Виды, подвергающиеся восстановлению, уменьшают свою степень окисления.
