Сильні окисники. Типові відновники та окислювачі. Тема: Окисно-відновні реакції

Перш ніж визначати найсильніші окислювачі, намагатимемося з'ясувати теоретичні питання, що стосуються цієї теми.

Визначення

У хімії під окислювачем мають на увазі нейтральні атоми чи заряджені частинки, які у взаємодії приймають з інших частинок електрони.

Приклади окислювачів

Щоб визначити найсильніші окислювачі, слід зазначити, що цей показник залежить від ступеня окислення. Наприклад, у перманганаті калію у марганцю вона становить +7, тобто є максимальною.

Ця сполука, більш відома як марганцівка, виявляє типові окисні властивості. Саме можна використовувати в органічної хіміїдля проведення якісних реакційна кратний зв'язок.

Визначаючи найсильніші окисники, зупинимося на азотній кислоті. Її по праву називають царицею кислот, адже саме ця сполука навіть у розведеному вигляді здатна вступати у взаємодію з металами, розташованими в електрохімічному ряді напруги металів після водню.

Розглядаючи найсильніші окислювачі, не можна залишити поза увагою сполуки хрому. Солі хрому вважаються одними з найяскравіших окислювачів, їх використовують у якісному аналізі.

Групи окислювачів

Як окислювачі можна розглядати і нейтральні молекули, і заряджені частинки (іони). Якщо аналізувати атоми хімічних елементів, що виявляють подібні властивості, необхідно, щоб у них містилося від чотирьох до семи електронів.

Мається на увазі, що саме p-елементи виявляють яскраві окисні характеристики, а до них відносяться типові неметали.

Найсильнішим окисником є ​​фтор, представник підгрупи галогенів.

Серед слабких окисників можна розглянути представників четвертої групи таблиці Менделєєва. Спостерігається закономірне зменшення окисних якостей у основних підгрупах у разі зростання радіуса атома.

Враховуючи таку закономірність, можна відзначити, що мінімальні окисні властивості виявляє свинець.

Найсильніший неметалл-окислювач - який здатний віддавати електрони іншим атомам.

Такі елементи, як хром, марганець, залежно від середовища, в якому протікає хімічна взаємодія, можуть виявляти не лише окислювальні, а й відновлювальні властивості.

Вони можуть змінювати свій ступінь окислення з меншої величини на велику, віддаючи при цьому електрони іншим атомам (іонам).

Іони всіх шляхетних металів навіть у мінімальному ступені окислення виявляють яскраві окисні властивості, активно вступаючи у хімічну взаємодію.

Говорячи про сильні окислювачі, неправильно залишитиме без уваги молекулярний кисень. Саме ця двоатомна молекула вважається одним із найдоступніших і найпоширеніших видів окислювачів, тому досить широко застосовується в органічному синтезі. Наприклад, за наявності окислювача у вигляді молекулярного кисню можна перетворити етанол на етаналь, що необхідно для подальшого синтезу оцтової кислоти. За допомогою окислення можна отримати з природного газунавіть органічний спирт (метанол).

Висновок

Окисно-відновні процеси мають важливе значення не тільки для проведення якихось перетворень у хімічній лабораторії, але й для промислових виробництв різних органічних та неорганічних продуктів. Саме тому важливо правильно підбирати окислювачі, щоб підвищити ефективність протікання реакції, збільшити вихід продукту взаємодії.

За їх функцією в окислювально-відновних процесах їх учасники поділяються на окислювачів та відновників.

Окислювачі– це атоми, молекули чи іони, які приймають електрони з інших атомів. Ступінь окислення окислювача зменшується.

Відновлювачі- Атоми, молекули або іони, що віддають електрони іншим атомам. Ступінь окиснення відновника підвищується. При протіканні ОВР окислювач відновлюється, відновник окислюється, причому обидва процеси протікають одночасно.

Відповідно, окислювачі та відновники взаємодіють у таких співвідношеннях, щоб числа прийнятих та відданих електронів були однакові.

Конкретне прояв окислювальних чи відновлювальних властивостей атомами різних елементів залежить багатьох чинників. До найважливіших їх слід віднести становище елемента у таблиці Менделєєва, ступінь окислення елемента у цій речовині, особливі властивості інших учасників реакції (характер середовища для розчинів, концентрація реагентів, температура, стереохімічні властивості складних частинок та інших.)

Окислювачі.

Окислювачами може бути як прості, і складні речовини. Спробуємо визначити, які фактори визначають окисні (і відновлювальні) властивості речовин.

Про окисну здатність простих речовин можна судити за значеннями відносної електронегативності ( χ ). Це відбиває здатність атома зміщувати себе електронну щільність з інших атомів, тобто. фактично є мірою окислювальної здатності простих речовин. Справді, найсильніші окисні властивості виявляють активні неметали з максимальними значеннями електронегативності. Так, фторF 2 виявляє лише властивості окислювачаоскільки має саме велике значенняχ , що дорівнює 4,1 (за шкалою Оллреда-Рохова). Друге місце займає кисень О 2 для нього χ = 3,5, ще сильніші окислювальні властивості виявляє озон Про 3 . Третє місце займає азот ( χ =3,07), та його окислювальні властивості виявляються лише за високих температурах, оскільки молекула азотуN 2 має дуже високу міцність, т.к. атоми пов'язані потрійним зв'язком. Досить сильні окисні властивості мають хлор та бром.

З іншого боку, мінімальні значення електронегативності притаманні металам ( χ = 0,8-1,6). Це означає, що власні електрони атомів металів утримуються дуже слабко і можуть переходити до атомів з більшою електронегативністю. Атоми металів у нульовому ступені можуть виявляти тільки відновлювальнівластивості не можуть приймати електрони. Найбільш виражені відновлювальні властивості виявляють метали ІА та ІІА груп.

Окисно-відновні властивості складних речовин

Критерієм окисної здатності атомів може бути ступінь окислення. Максимальна міра окислення відповідає переходу всіх валентних електронів до інших атомів. Такий атом більше не може віддавати електрони, а може лише приймати їх. Таким чином, у максимального ступеня окислення елемент може виявляти тільки окислювальні властивостіа. Проте, слід зазначити, що максимальна ступінь окислення значить автоматичне прояв яскраво виражених окислювальних властивостей. Щоб реалізувалися властивості сильного окислювача, частка повинна бути нестійкою, максимально несиметричною з нерівномірним розподілом електронної щільності. Так, у розведених розчинах сульфат-іонSO 4 2- , що містить атом сірки в максимальній мірі окислення +6 , взагалі не виявляє окисних властивостей, тому що має високосиметричну тетраедричну будову. Тоді як у концентрованих розчинах сірчаної кислоти помітна частка часток знаходиться у вигляді недисоційованих молекул та іонів HSO 4 - , що мають несиметричну будову з нерівномірним розподілом електронної густини. Як наслідок цього концентрована сірчана кислота, особливо при нагріванні, дуже сильний окислювач.

З іншого боку, мінімальний ступінь окислення елемента означає, що атом неметалу прийняв максимально можливе число електронів на валентні рівні і більше не може приймати електрони. Отже,

атоми неметалів у мінімальному ступені окислення можуть виявляти лише відновлювальні властивості..

Можна нагадати, що мінімальний ступінь окислення неметалу дорівнює номеру групи –8. Як і у випадку із сірчаною кислотою, для реалізації відновлювальних властивостей недостатньо мати лише мінімальний ступінь окислення. Як приклад можна навести азот у ступені окислення –3. Високосиметричний іон амонію NH 4+ у розчині вкрай слабкий відновник. Молекула аміаку, що має меншу симетричність, виявляє досить сильні відновлювальні властивості при нагріванні. Можна навести реакцію відновлення з оксидів:

3FeO+ 2NH 3 = 3Fe+3H 2 O+N 2 .

Що ж до простих речовин з проміжними значеннями електронегативності ( χ = 1,9 – 2,6), то неметалів очікується реалізації і окисних, і відновлювальних властивостей. До таких речовин відносяться водень H 2 , вуглець C, фосфор, сірка S, йод I 2 та інші неметали середньої активності. Звичайно, метализ цієї категорії простих речовин виключаються, оскільки не можуть приймати електрони.

Ці речовини при взаємодії з активними окислювачами виявляють властивості відновлювачів, а при реакціях із відновниками виявляють властивості окислювачів. Як приклад наведемо реакції сірки:

0 0 +4 -2 0 0 +2 -2

S+O 2 =SO 2 Fe+S=FeS

як видно, у першій реакції сірка-відновник, а в другій-окислювач.

Складні речовини, що містять атоми в проміжних ступенях окислення, також виявлятимуть властивості і окислювачів, і відновників. Таких речовин дуже багато, тому назвемо лише ті, що найчастіше зустрічаються. Це сполуки сірки (+4): у кислому середовищі SO 2 , а в лужній та нейтральній SO 3 2- і HSO 3 - . Якщо ці сполуки беруть участь у реакції в якості відновників, то вони будуть окислюватися до сірки +6 (у газовій фазі доSO 3 , а в розчині доSO 4 2- Якщо ж сполуки сірки (+4) реагують з активними відновниками, то відбувається відновлення до елементарної сірки, або навіть до сірководню.

SO 2 + 4HI=S+ 2I 2 +2H 2 O

Багато сполук азоту також виявляють окислювально-відновну двоїстість. Представляє певний інтерес поведінка нітрит-іонів NO 2 - . При їх окисленні утворюється нітрат-іонNO 3 - а при відновленні газоподібний монооксид азотуNO. Приклад: 2NaNO 2 + 2NaI+2H 2 SO 4 =I 2 +NO+ 2Na 2 SO 4 +2H 2 O.

Розглянемо ще один приклад, цього разу візьмемо пероксид водню, у якому ступінь окислення кисню (-1). Якщо має місце окислення цієї речовини, то ступінь кисню підвищиться до 0 і буде спостерігатися виділення газоподібного водню:

H 2 O 2 +Cl 2 = 2HCl+O 2 .

У реакціях окиснення ступінь окиснення кисню в пероксидах знижується до (-2), що відповідає або воді H 2 O, або гідроксид-іонуOH-. Як приклад наведемо реакцію, що часто використовується в реставраційних роботах, при яких чорний сульфід свинцю при дії розведеного розчину пероксиду водню перетворюється на білий сульфат:PbS (чорний) +4H 2 O 2 =PbSO 4 (білий) +4H 2 O.

Таким чином, завершуючи вступну частину, наведемо основні окислювачі, відновники та речовини, які можуть виявляти і окислювальні та відновлювальні властивості.

Окислювачі:F 2 ,O 2 ,O 3 ,Cl 2 ,Br 2 ,HNO 3 ,H 2 SO 4 (конц.),KMnO 4 ,K 2 Cr 2 O 7 ,PbO 2 ,NaBiO 3 , іони у водному розчиніFe 3+ ,Cu 2+ ,Ag + .

Відновлювачі:H 2 S,(S 2-),HI(I -),HBr(Br -),HCl(слабкий),NH 3 (при високих температурах), іони у водному розчиніFe 2+ ,Cr 2+ ,Sn 2+ та ін.

Речовини з подвійними властивостями:H 2 ,C,P,As,S,I 2 ,CO,H 2 O 2 ,Na 2 O 2 ,NaNO 2 ,SO 2 (SO 3 2-) і, формально, практично всі речовини, що містять атоми з проміжною ступенем окиснення.

Складання рівнянь окисно-відновних реакцій.

Існує кілька способів складання рівнянь ОВР. Зазвичай застосовуються

а) метод електронного балансу,

б) метод електронно-іонного балансу.

В основі обох методів лежить знаходження таких кількісних відносин між окислювачем та відновником, при яких дотримується рівність прийнятих та відданих електронів.

Метод електронного балансу є більш універсальним, хоч і менш наочним. Він заснований на підрахунку зміни ступенів окислення атомів окислювача та відновника у вихідних та кінцевих речовинах. Працюючи з цим методом зручно дотримуватися такого алгоритму.

Записується молекулярна схема окисно-відновної реакції,

Розраховуються ступеня окислення атомів (зазвичай тих, що її змінюють),

Визначаються окислювач та відновник,

Встановлюються числа електронів, що приймаються окислювачем, та число електронів, що віддаються відновником,

Знаходяться коефіцієнти, при домноженні на які числа відданих та прийнятих електронів зрівнюються,

Підбираються коефіцієнти інших учасників реакції.

Розглянемо реакцію окислення сірководню.

H 2 S+O 2 =SO 2 +H 2 O

У цій реакції сірка (-2) є відновником, а молекулярний кисень – окислювачем. Потім становимо електронний баланс.

S -2 -6e - →S +4 2 - коефіцієнт домноження для відновника

O 2 +4e - →2O -2 3 - коефіцієнт домноження для окислювача

Записуємо формули речовин з урахуванням коефіцієнтів домноження

2H 2 S+ 3O 2 = 2SO 2 +2H 2 O

Розглянемо ще одне випадок – розкладання нітрату алюмінію Al(NO 3) 3 . У цій речовині атоми азоту мають найвищий ступінь окислення (+5), а атоми кисню – нижчу (-2). Звідси випливає, що азот буде окислювачем, а кисень – відновником. Складаємо електронний баланс, знаючи що весь азот відновлюється до діоксиду азоту, а кисень окислюється до молекулярного кисню. З урахуванням чисел атомів запишемо:

3N +5 +3e - → 3N +4 4

2O -2 -4e - →O 2 o 3

тоді рівняння розкладання запишеться так: 4Al(NO 3) 3 =Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2 .

Метод електронного балансузазвичай використовують визначення коефіцієнтів в ОВР, які у гетерогенних системах, містять тверді речовини чи гази.

Для реакцій, що протікають у розчинах, зазвичай застосовується метод електронно-іонного балансущо враховує вплив різних факторів на склад кінцевих продуктів.

Даний метод враховує: а) кислотність середовища, б) концентрації реагуючих речовин, в) реальний стан реагуючих частинок у розчині, г) вплив температури та ін. Крім того, для цього методу немає необхідності використовувати ступінь окислення.

Багато речовин мають особливі властивості, які в хімії прийнято називати окислювальними або відновними.

Одні хімічні речовини виявляють властивості окислювачів, інші – відновників, при цьому деякі сполуки можуть виявляти ті та інші властивості одночасно (наприклад – перекис водню Н2О2).

Що ж таке окислювач та відновник, окислення та відновлення?

Окисно-відновні властивості речовини пов'язані з процесом віддачі та прийому електронів атомами, іонами чи молекулами.

Окислювач - це речовина, яка під час реакції приймає електрони, тобто відновлюється; відновник – віддає електрони, тобто окислюється. Процеси передачі електронів від одних речовин до інших зазвичай називають окислювально-відновними реакціями.

Сполуки, що містять атоми елементів з максимальним ступенем окиснення, можуть бути лише окислювачами за рахунок цих атомів, т.к. вони вже віддали всі свої валентні електрони і здатні лише приймати електрони. Максимальна міра окислення атома елемента дорівнює номеру групи в періодичній таблиці, до якої належить даний елемент. З'єднання, що містять атоми елементів з мінімальним ступенем окислення можуть служити тільки відновниками, оскільки вони здатні лише віддавати електрони, тому що зовнішній енергетичний рівень таких атомів завершений вісьмома електронами

окислювач для волосся, окислювач thuya
Окислювач- Речовина, до складу якої входять атоми, що приєднують під час хімічної реакціїЕлектрони, інакше кажучи, окислювач - це акцептор електронів.

Залежно від поставленого завдання (окислення в рідкій або в газоподібній фазі, окислення на поверхні) в якості окислювача можуть бути використані різні речовини.

• Електрохімічне окиснення дозволяє окислювати практично будь-які речовини на аноді, в розчинах або розплавах. Так, найсильніший неорганічний окислювач, елементарний фтор, одержують електроліз розплавів фторидів.

• 1 Поширені окислювачі та їх продукти
• 2 Мнемонічні правила
• 3 Залежність ступеня окислення від концентрації окислювача
• 4 Сильні окислювачі
• 5 Дуже сильні окислювачі
• 6 Див.

Поширені окислювачі та їх продукти

Мнемонічні правила

Для запам'ятовування властивостей окислювачів та відновників існує кілька мнемонічних правил:

1. Окислювач - грабіжник (у процесі окислювально-відновної реакції окислювач приєднує електрони).
2. Асоціація зі знайомим словом: ППО – Приєднує (електрони), Відновлюється, є Окислювачем.
3. Віддає – окислюється, сам відновником є.

Залежність ступеня окислення від концентрації окислювача

Чим активніший метал, що реагує з кислотою, і що більш розбавлений її розчин, то повніше протікає відновлення. як приклад - реакція азотної кислоти з цинком:

• Zn + 4HNO3(конц.) = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
• 3Zn + 8HNO3(40%) = 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
• 4Zn + 10HNO3(20%) = 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O
• 5Zn + 12HNO3(6%) = 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O
• 4Zn + 10HNO3(0.5%) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Сильні окислювачі

Сильними окислювальними властивостями має «царська горілка» - суміш одного об'єму азотної кислоти та трьох об'ємів соляної кислоти.

HNO3 + 3HCl ↔ NOCl + 2Cl + 2H2O

Хлористий нітрозил, що утворюється в ньому, розпадається на атомарний хлор і монооксид азоту:

Царська горілка є сильним окислювачем завдяки атомарному хлору, що утворюється у розчині. Царська горілка окислює навіть благородні метали – золото та платину.

Ще один сильний окислювач – перманганат калію. Він здатний окислювати органічні речовини і навіть розривати вуглецеві ланцюги:

C6H5-CH2-CH3 + → C6H5COOH + … C6H6 + → HOOC-(CH2)4-COOH

Сила окислювача при реакції у розбавленому водному розчині може бути виражена стандартним електродним потенціалом: чим вище потенціал, тим сильніше окислювач.

Дуже сильні окислювачі

Умовно до «дуже сильних окислювачів» відносять речовини, що перевищують окислювальну активність молекулярний фтор. До них, наприклад, належать: гексафторид платини, діоксидифторид, дифторид криптону, гексафторонікелат(IV) калію. Перелічені речовини, наприклад, здатні при кімнатній температурі окислювати інертний газ ксенон, що нездатний робити фтор (потрібний тиск і нагрівання) і тим більше жоден з окислювачів, що містять кисень.

Див. також

• Окисно-відновні реакції

окислювач thuya, окислювач для волосся, окислювач сенко, окислювач це, окислювальна вежа, окислювальне число, окислювальні ферменти, окислювальний стрес

Окислювач Інформація Про

Багато жінок люблять регулярно оновлювати колір волосся. Крім класичної фарби, необхідно користуватися окислювачем. Це дозволить одержати насичений відтінок. Що таке окислювач? Засіб необхідно, щоб фарба впливала на волосся і вони знаходили бажаний тон. Без використання окислювача не вийде чудовий результат.

Найважливішою речовиною є перекис водню, вміст якого в окислювачі може бути різним. Зазвичай цей показник дорівнює 18-12%. Якщо компонент знаходиться в кількості до 2%, то косметика є щадною. Фарба не виконає тривале фарбування.

Види окислювачів

Розливається кілька окислювачів, що містять 3, 6 та 9%. Кошти відносять до ряду класичних:

• З 3% вийде пофарбувати волосся у природний відтінок, трохи освітлити або затемнити.
• 6% перекису дозволить змінити колір волосся на 2 тони, а також зафарбувати сивину, рудий тон.
• Що таке окислювач із 9%? Зі засобом можна зафарбувати жорстке волосся, його сивину, виходить насичений колір.

На кожній упаковці вказано, скільки перекису водню. Але не варто абсолютно покладатися на ці дані, оскільки ефект може бути різним. Окислювач застосовується і для змивання фарби, якщо відтінок вийшов непривабливим.

Засіб для змивання фарби

Що таке окислювач для змивання? Це такий самий засіб, тільки дозволяє прибрати некрасивий колір. Концентрація складу для змивання дорівнює понад 12%. Засіб наноситься на локони гребінцем, а через встановлений за процедурою час можна промивати їх шампунем.

Часто таку процедуру виконувати не варто, щоб не пошкодити волосся. Окислювач для фарби здатний зробити пасма сухими. Після фарбування потрібно скористатися бальзамом, який має пом'якшувальну дію.

Пропорції

Важливо знати не тільки те, що таке окислювач, а й як його використовують. Зазвичай на упаковці фарби зазначено, у яких співвідношеннях треба змішувати компоненти. Якщо окислювач для волосся продається окремо, на тубі будуть вказані правила застосування. Якщо потрібен яскравий колір, необхідно змішування в однакових пропорціях. Кількість компонентів залежить від виду засобу.

Не слід порушувати пропорції, інакше це може спричинити негативний результат. Коли окислювач міститься в меншій кількості, колір не вийде насиченим. Це не дозволить приховати сивину. Багато фарби призводить до того, що волосся стає жорстким. А відновлення триває досить довго. Без окислювача теж варто використовувати фарбу, оскільки вона впливає.

Правила розведення

Під час процедури важливо не зашкодити локонам. А якщо вони і до цього були ослабленими, то буде потрібно багато сеансів відновлення. Щоб зробити все правильно, необхідно грамотно заважати проявник та фарбу. Спочатку слід ознайомитися з інструкціями, що додаються.

Якщо в фарбі є масляні компоненти, важливо враховувати, що такі засоби не можуть використовуватися з перекисом. Із застосуванням професійних фарб треба виконати перевірку шкіри на алергію. Готовий засіб треба завдати на зап'ястя, а потім подивитися на реакцію. У разі згортання цей склад не підходить.

Окислювач "Естель" має в комплекті докладну інструкціютому вийде якісний засіб. Для змішування компонентів бажано користуватися пластмасовою, керамічною або скляною ємністю. Спочатку додається окисник, а потім фарба. Компоненти треба ретельно змішати, щоб вийшла однорідна маса. Краще скористатися спеціальним пензлем.

Щоб вийшла якісна маса для фарбування, потрібно використати кошти однієї фірми. Якщо все зробити правильно, то вийде насичений колір. Додавати інші компоненти теж не варто, оскільки результат цього непередбачуваний.

Окислювач для фарби для волосся бажано брати із вмістом перекису у кількості 6-7,5%. Слід вибрати 2 пачки фарби, якщо довгі локони. Не треба шкодувати, адже лише тоді вийде насичений тон. Але найяскравіший колір буде в тому випадку, якщо склад міститиме окислювач і аміак.

Особливості вибору

Необхідно купувати кошти однієї фірми, оскільки вийде якісний результат. Правильно розрахувавши пропорції, ви вгадаєте, і волосся набуде бажаного відтінку. Кошти різних виробників можуть дати несподіваний результат. Можна придбати компоненти в комплекті або окремо.

Необхідно перевірити, чи підходить колір. Він може трохи відрізнятися від того, що вказано на упаковці. Важливо дізнатися про термін придатності, оскільки прострочений продукт не принесе потрібного результату. Тим більше, що він може пошкодити волосся.

Бажано брати кошти перевірених марок, що використовуються неодноразово. Для процедури необхідно придбати спеціальні інструменти, якщо їх немає в комплекті. У засобу має бути збережена цілісність упаковки.

Вартість та види фірм

Ціна компонентів знаходиться у межах 300-500 рублів. Виробники, що випускають фарбу в комплекті, продають компоненти окремо. Деяким жінкам зручно. Одного кошти часто вистачає на дві процедури.

У продажу є "Матрікс". З цим засобом не вийде насичений тон, тому його використовують для підтримки відтінку. Матрікс не підійде для фарбування сивини. Є професійна фарба "Селектив", яка має багату палітру. Фарба "Естель" теж належить до якісних.

Бажано купувати продукцію професійних брендів. У цьому випадку у волосся зберігається природна структура, і тому вони пошкоджуються небагато. Окислювач Матрікс коштує близько 700 рублів, а Кутрін - 500. Правильно обраний засіб дозволить чудово оновити колір волосся.