bugorwiki.info
на главную

Восстановитель

Восстановитель (также называемый восстановителем или редуктором) представляет собой элемент (например, кальций) или соединение , которое теряет (или «передали») электрон к другим химическим частицам в окислительно - восстановительной химической реакции. Поскольку восстановитель теряет электроны, он, как говорят, был окислен.

Если какое-либо химическое вещество является донором электронов (восстановитель), другое должно быть получателем электронов (окислитель). Восстановитель окисляется, потому что он теряет электроны в окислительно-восстановительной реакции.

Таким образом, восстановители (восстановители) «восстанавливают» (или, иначе говоря, «окисляют») окислители (окислители), а окислители «окисляют» (то есть «восстанавливают») восстановители.

В предреакционных состояниях восстановители имеют больше электронов (то есть они сами по себе восстанавливаются), а окислители имеют меньше электронов (то есть они сами окисляются). Восстановитель обычно находится в одном из его более низких возможных состояний окисления и известен как донор электронов. Примеры восстановителей включают в себя земные металлы, муравьиную кислоту и сульфитные соединения.

Например, рассмотрим общую реакцию на аэробное клеточное дыхание:

C6H12O6 (s) + 6O2 (г) → 6CO2 (г) + 6H2O (л)

Кислород (O2) восстанавливается, поэтому он является окислителем. Глюкоза (C6H12O6) окисляется, поэтому она является восстановителем.

В органической химии сокращение более конкретно относится к добавлению водорода в молекулу, хотя вышеупомянутое определение все еще применяется. Например, бензол восстанавливается до циклогексана в присутствии платинового катализатора:

C6H6 + 3 H2 → C6H12

В органической химии хорошими восстановителями являются реагенты, которые доставляют H2.

Исторически сокращение относится к удалению кислорода из соединения, отсюда и название «восстановление». Современный смысл донорства электронов является обобщением этой идеи, признавая, что другие компоненты могут играть химическую роль, аналогичную кислороду.

Характеристики

Рассмотрим следующую реакцию:

2 4− + Cl
2 → 2 3− + 2 Cl−

Восстановителем в этой реакции является ферроцианид (4-). Он отдает электрон, превращаясь в окисленный до феррицианида (3-). Одновременно окислитель хлора превращается в хлорид.

Сильные восстановители легко теряют (или дарят) электроны. Атом с относительно большим атомным радиусом имеет тенденцию быть лучшим восстановителем. У таких видов расстояние от ядра до валентных электронов настолько велико, что эти электроны не сильно притягиваются. Эти элементы имеют тенденцию быть сильными восстановителями. Хорошие восстановители, как правило, состоят из атомов с низкой электроотрицательностью, способности атома или молекулы притягивать связывающие электроны и частиц с относительно малой энергией ионизации также являются хорошими восстановителями. «Мера материала для окисления или потери электронов известна как его окислительный потенциал». В приведенной ниже таблице показано несколько потенциалов восстановления, которые можно легко изменить на потенциал окисления, просто поменяв знак. Восстанавливающие агенты могут быть ранжированы путем увеличения прочности путем ранжирования их окислительных потенциалов. Восстановитель сильнее, когда он имеет более положительный окислительный потенциал, и слабее, когда он имеет отрицательный окислительный потенциал. В следующей таблице приведены потенциалы восстановления указанного восстановителя при 25 ° C.

Окисляющий агентСредствующий агентРедукционный потенциал (V) Li ++ e − ↽ −− ⇀Li − 3.04Na ++ e − ↽ −− ⇀Na − 2.71Mg2 ++ 2e − ↽ −− ⇀Mg − 2.38Al3 ++ 3e − ↽− -⇀Al-1.662H2O (л) + 2е-↽ - ⇀H2 (г) + 2OH - 0.83Cr3 ++ 3e-↽ - ⇀Cr-0.74Fe2 ++ 2e-↽ - ⇀Fe-0.442H ++ 2e-↽ - ⇀H20.00Sn4 ++ 2e-↽ - ⇀Sn2 ++ 0.15Cu2 ++ электронной ↽ - ⇀Cu ++ 0.16Ag ++ е-↽ - ⇀Ag + 0.80Br2 + 2е-↽ - ⇀2Br- + 1.07Cl2 + 2е-↽ - ⇀2Cl- + 1.36MnO4- + 8H ++ 5e-↽ - ⇀Mn2 ++ 4H2O + 2e 1.49F2 +-↽ - ⇀2F- +2.87 {\ displaystyle {\ begin {array} {| rl | r |} {\ text {Окисляющий агент}} & \ qquad {\ text {Восстанавливающий агент}} & {\ text {Восстановительный потенциал (V)}} \ \\ hline {\ ce {{Li +} + e -}} & {\ ce {=> Li}} & - 3.04 \\ {\ ce {{Na +} + e -}} & {\ ce {= > Na}} & - 2.71 \\ {\ ce {{Mg ^ ​​{2 +}} + 2e -}} & {\ ce {=> Mg}} & - 2.38 \\ {\ ce {{Al ^ { 3 +}} + 3e -}} & {\ ce {=> Al}} & - 1.66 \\ {\ ce {{2H2O (l)} + 2e -}} & {\ ce {=> {H2 (g)} + 2OH -}} & - 0.83 \\ {\ ce {{Cr ^ {3 +}} + 3e -}} & {\ ce {=> Cr}} & - 0.74 \\ {\ ce {{Fe ^ {2 +}} + 2e -}} & {\ ce {=> Fe}} & - 0.44 \\ {\ ce {{2H +} + 2e -}} & {\ ce {=> H2}} & 0,00 \\ {\ ce {{Sn ^ {4 +}} + 2e -}} & {\ ce {=> Sn ^ {2 +}}} & + 0.15 \\ {\ ce {{Cu ^ {2+ }} + e -}} & {\ ce {=> Cu +}} & + 0.16 \\ {\ ce {{Ag +} + e -}} & {\ ce {=> Ag}} & + 0.80 \ \ {\ ce {{Br2} + 2e -}} & {\ ce {=> 2Br -}} & + 1,07 \\ {\ ce {{Cl2} + 2e -}} & {\ ce {=> 2Cl -}} & + 1.36 \\ {\ ce {{MnO4 ^ {-}} + {8H +} + 5e -}} & {\ ce {=> {Mn ^ {2 +}} + 4H2O}} & +1.49 \\ {\ ce {{F2} + 2e -}} & {\ ce {=> 2F -}} & + 2.87 \ end {array}}}

Чтобы определить, какой является самым сильным восстановителем, можно изменить знак соответствующего восстановительного потенциала, чтобы сделать его окислительным. Чем больше число, тем сильнее восстановитель. Например, среди Na, Cr, Cu и Cl– Na является наиболее сильным восстановителем, а Cl– наиболее слабым.

Обычные восстановители включают в себя металлы калий, кальций, барий, натрий и магний, а также соединения, которые содержат ион H-, а именно NaH, LiH, LiAlH4 и CaH2.

Некоторые элементы и соединения могут быть как восстановителями, так и окислителями. Водород является восстановителем, когда он реагирует с неметаллами, и окислителем, когда он реагирует с металлами.

2 Li (s) + H2 (г) → 2 LiH (s)

Водород действует как окислитель, потому что он принимает донорство электронов от лития, что вызывает окисление Li.

H2 (г) + F2 (г) → 2 HF (г)

Водород действует как восстановитель, потому что он отдает свои электроны фтору, что позволяет фтору восстанавливаться.

значение

Восстанавливающие агенты и окислители являются ответственными за коррозию, которая является «разложением металлов в результате электрохимической активности». Коррозия требует наличия анода и катода. Анод является элементом, который теряет электроны (восстановитель), поэтому окисление всегда происходит в аноде, а катод является элементом, который приобретает электроны (окислитель), таким образом, восстановление всегда происходит в катоде. Коррозия происходит всякий раз, когда есть разница в окислительном потенциале. Когда это присутствует, металл анода начинает разрушаться, учитывая наличие электрического соединения и наличие электролита.

Пример окислительно-восстановительной реакции

Образование оксида железа (III);

4Fe + 3O2 → 4Fe3 + + 6O2− → 2Fe2O3

В приведенном выше уравнении железо (Fe) имеет степень окисления 0 до и 3+ после реакции. Для кислорода (O) степень окисления начиналась с 0 и снижалась до 2−. Эти изменения можно рассматривать как две "полуреакции", которые происходят одновременно:

  1. Половинная реакция окисления: Fe0 → Fe3 + + 3e-
  2. Половина реакции восстановления: O2 + 4e− → 2 O2−

Железо (Fe) было окислено, потому что степень окисления увеличилась. Железо является восстановителем, потому что оно дало электроны кислороду (O2). Кислород (O2) был уменьшен, потому что степень окисления уменьшилась и является окислителем, потому что он забрал электроны из железа (Fe). трехвалентного железа

Общие восстановители

  • Литийалюминийгидрид (LiAlH4), очень сильный восстановитель
  • Зарождающийся (атомарный) водород
  • Водород без или с подходящим катализатором, например катализатором Линдлара
  • Амальгама натрия (Na (Hg))
  • Натрий-свинцовый сплав (Na + Pb)
  • Амальгама (химия) # Цинковая амальгама (Zn (Hg)) (реагент для восстановления Клемменсена)
  • Диборан
  • Боргидрид натрия (NaBH4)
  • Соединения, содержащие ион Fe2 +, такие как сульфат железа (II)
  • Соединения, содержащие ион Sn2 +, такие как хлорид олова (II)
  • Диоксид серы (иногда также используется в качестве окислителя), сульфитные соединения
  • Дитионаты, например Na2S2O6
  • Тиосульфаты, например Na2S2O3 (в основном в аналитической химии)
  • Йодиды, например KI (в основном в аналитической химии)
  • Перекись водорода (H
    2O
    2) - в основном окислитель, но иногда может действовать как восстановитель (обычно в аналитической химии).
  • Гидразин (редукция Вольфа-Кишнера)
  • Диизобутилалюминийгидрид (DIBAL-H)
  • Щавелевая кислота (С
    2H
    2O
    4)
  • Муравьиная кислота (HCOOH)
  • Аскорбиновая кислота (C6H8O6)
  • Восстанавливающие сахара
  • Фосфиты, гипофосфиты и фосфористая кислота
  • Дитиотреитол (DTT) - используется в биохимических лабораториях, чтобы избежать связей SS
  • Угарный газ (СО)
  • Цианиды в гидрохимических металлургических процессах
  • Углерод (С)
  • Трис-2-карбоксиэтилфосфин гидрохлорид (ТСЕР)

просмотров: 148