 |
Окислительно-восстановительными реакциями называются реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.
|
|
|
|
Изменение степени окисления связанно с оттягиванием или перемещением электронов.
Рассмотрим основные положения теории окислительно-восстановительных реакций.
1. Окислением называется процесс отдачи электронов атомом. При окислении степень окисления повышается.
2. Восстановлением называется процесс присоединения электроном атомом. При восстановлении степень окисления понижается.
3. Атомы, отдающие электроны, называются восстановителями. Во время реакции они окисляются. Атомы, присоединяющие электроны, называются окислителями. Во время реакции они восстанавливаются. Так как атомы входят в состав определенных веществ, то и эти вещества соответственно называются восстановителями или окислителями.
4. Окисление всегда сопровождается восстановлением, и наоборот, восстановление всегда связано с окислением.
Число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем.
Восстановители и окислители могу быть как простыми веществами, т.е. состоящими из одного элемента, так и сложными.
В соответствии с их местом в периодической системе элементов, атомы большинства металлов содержат на внешнем энергетическом уровне 1-2 электрона. Поэтому в химических реакциях они отдают валентные электроны, т.е. окисляются. Металлы обладают восстановительными свойствами.
В периодах с повышением порядкового номера элемента восстановительные свойства простых веществ понижаются, а окислительные возрастают и становятся максимальными у галогенов. Так, например, в восьмом периоде натрий – самый активный в периоде восстановитель, а хлор – самый активный в периоде окислитель.
У элементов главных подгрупп с повышением порядкового номера усиливаются восстановительные свойства и ослабевают окислительные. Лучшие восстановители – щелочные металлы. Лучшие окислители – галогены. Элементы 4-7 групп (неметаллы) могут как отдавать, так и принимать электроны и проявлять восстановительные и окислительные свойства. Исключение составляет фтор. Он проявляет только окислительные свойства, так как обладает наибольшей относительной электроотрицательностью.
|
|
|
Элементы побочных подгрупп (четных рядов больших периодов) имеют металлический характер, так как на внешнем уровне их атомов содержится 1-2 электрона. Поэтому их простые вещества являются восстановителями. Таким образом, в отличие от простых веществ металлов, выступающих в роли восстановителей, простые вещества – неметаллы проявляют себя и как окислители, и как восстановители.
Окислительно-восстановительные процессы в живом организме.
Из 100 с небольшим известных в настоящее время химических элементов в живых организмах найдено более 70. Многочисленные макро- и микроэлементы, образующие живую материю присутствуют в виде различных соединений. Около 98% массы биосферы составляют четыре элемента: водород, кислород, углерод и азот. Примерно 75% биомассы составляет вода. Значение воды в организме очень велико: она служит растворителем, участвует в образовании структурных молекул органических веществ, является непосредственным участником многих химических реакций. Вторым после воды по количественному содержанию, но, несомненно, первым по значению классом соединений являются белки. В среднем можно принять, что в сухом веществе организмов содержится 40-50% белка. Основными типами соединении, входящих в состав живых организмов, являются: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, вода, минеральные соли. Кроме них в составе организмов присутствуют некоторые другие органические вещества: карбоновые кислоты, углеводороды, амины, спирты, альдегиды. И, наконец, в отдельные группы должны быть выделены вещества, присутствующие в тканях живых организмов, как правило, в небольших количествах, но играющие первостепенную роль в регуляции всего обмена веществ: гормоны, ферменты, витамины, антибиотики и т.п. Их иногда объединяют в группу биологически активных соединений. Живой организм представляет собой огромную химическую фабрику, где ни на секунду не останавливается производство. Постоянно происходит синтез, распад, окисление, выделение тех или иных химических веществ, благодаря которому организм живет, так как одним из признаков живого является постоянный обмен веществ и энергии с окружающей средой. Огромное место в этих процессах отведено окислительно-восстановительным реакциям.
|
|
|
Вопрос№25.
Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.
Под скоростью химической реакции понимают изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени при неизменном объеме системы.
Обычно концентрацию выражают в моль/л, а время – в секундах или минутах. Если, например, исходная концентрация одного из реагирующих веществ составляла 1 моль/л, а через 4 с от начала реакции она стала 0,6 моль/л, то средняя скорость реакции будет равна (1-0,6)/4=0,1 моль/(л*с).
Средняя скорость реакции вычисляется по формуле:
Скорость химической реакции зависит от:
· Природы реагирующих веществ.
Вещества с полярной связью в растворах взаимодействуют быстрей, это объясняется тем, что такие вещества в растворах образуются ионы, которые легко взаимодействуют друг с другом.
Вещества с неполярной и малополярной ковалентной связью реагируют с различной скоростью, это зависит от их химической активности.
Пример:
H2 + F2 = 2HF (идёт очень быстро со взрывом при комнатной температуре)
H2 + Br2 = 2HBr (идет медленно, даже при нагревании)
· Величины поверхностного соприкосновения реагирующих веществ (для гетерогенных)
· Концентрации реагирующих веществ
Скорость реакции прямопропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов.
|
|
|
· Температуры
Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа:
при повышении температуры на каждые 100 скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза.
· Присутствия катализатора
Катализаторами называются вещества, изменяющие скорость химической реакций.
Явление изменения скорости реакции в присутствии катализатора называется катализом.
· Давления
При увеличение давления скорость реакции повышается (для гомогенных)
Вопрос№26.
Закон действия масс. Константа скорости. Энергия активации.
Закон действия масс.
Скорость, с которой вещества реагируют друг с другом, зависит от их концентрации
Константа скорости.
Коэффициент пропорциональности в кинетическом уравнении химической реакции, выражающий зависимость скорости реакции от концентрации
Константа скорости зависит от природы реагирующих веществ и от температуры, но не зависит от их концентраций.
Энергия активации.
|
|
|
