氧化還原反應(yīng)
范例
以酸性條件下過(guò)錳酸鹽(MnO4)與草酸根(C2O4)做為例子,MnO4發(fā)生還原反應(yīng),故為氧化劑,C2O4發(fā)生氧化反應(yīng),故為還原劑。其還原半反應(yīng)式為:
而氧化半反應(yīng)式為:
將兩式中的電子消除得到:
特別例子: 應(yīng)該注意的是,部分物質(zhì)在某反應(yīng)中是氧化劑,在另一個(gè)反應(yīng)中卻是還原劑。二氧化硫就是一個(gè)例子。以下方程式為二氧化硫與氧反應(yīng),形成三氧化硫:
在這反應(yīng)中,二氧化硫被氧化,因?yàn)榱虻难趸瘮?shù)由4 增加至6,二氧化硫是還原劑。 現(xiàn)在再看看另一個(gè)例子。二氧化硫與硫化氫的反應(yīng):
在這反應(yīng)中,二氧化硫被還原成硫,二氧化硫是氧化劑。
所以不可以簡(jiǎn)單地說(shuō)“某物質(zhì)是氧化劑或還原劑”,需要說(shuō)明與什么物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
氧化還原反應(yīng)的表現(xiàn)
無(wú)機(jī)物
無(wú)機(jī)物的氧化還原反應(yīng)表現(xiàn)為一種元素與其他元素化合比例發(fā)生了變化。
反應(yīng)方程式中一旦既有單質(zhì)又有化合物,那么它一定是氧化還原反應(yīng),如,F(xiàn)e與CO結(jié)合生成Fe(CO)n(n=1,2,3,4,5)。很多可與氧、氯、硫單質(zhì)化合的物質(zhì)在反應(yīng)中都被氧化。大多數(shù)氣態(tài)非金屬單質(zhì)都是較好的氧化劑,而堿金屬都是還原劑。氫氣、一氧化碳等還原性氣體能把金屬?gòu)乃鼈兊难趸镏刑釤挸鰜?lái),這種還原反應(yīng)在工業(yè)上有重要用途。
氧化反應(yīng)最早是指金屬或非金屬與氧化合形成氧化物的反應(yīng),而還原反應(yīng)最早是指金屬?gòu)钠浠衔镏斜贿€原成單質(zhì)的反應(yīng)。
有可變價(jià)態(tài)的金屬元素,其高價(jià)態(tài)離子一般有氧化性,低價(jià)態(tài)離子一般有還原性。如重鉻酸根(Cr(VI))、鐵離子(Fe(III))等是氧化劑,2價(jià)錫離子、2價(jià)釩離子等是還原劑。
有機(jī)物
有機(jī)物因此而導(dǎo)致的基團(tuán)變化。有機(jī)物的反應(yīng)也需要氧化劑和還原劑,而且有機(jī)分子中的碳原子的氧化數(shù)一樣會(huì)發(fā)生變化。確切的說(shuō),發(fā)生氧化數(shù)變化的碳原子僅限于涉及變化了的基團(tuán)的少數(shù)幾個(gè)碳原子,但為了計(jì)算方便,計(jì)算時(shí)可以取平均價(jià)態(tài)。
雙鍵和三鍵可以被氧化劑氧化而斷開(kāi)。含氧基團(tuán)的轉(zhuǎn)變也屬于氧化還原反應(yīng),涉及此類(lèi)反應(yīng)的基團(tuán)包括醇羥基、醛基、酮基和羧基。在適宜的條件下,它們可以互相轉(zhuǎn)變。另外,多數(shù)有α-氫的芳香環(huán)取代基能被高錳酸鉀氧化為羧基。
這些反應(yīng)一般用高錳酸鉀、臭氧、重鉻酸鉀等強(qiáng)氧化性物質(zhì)作氧化劑,一些有機(jī)金屬化合物及其他有活潑鍵的強(qiáng)還原性物質(zhì)作還原劑。
與電化學(xué)的關(guān)系
通常氧化還原反應(yīng)可以做成一個(gè)原電池。其中發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為陽(yáng)極,即外電路的負(fù)極;還原反應(yīng)的一極為陰極,即外電路的正極。兩個(gè)電極之間有電勢(shì)差(電化學(xué)上通常叫電動(dòng)勢(shì)),因此反應(yīng)可以進(jìn)行,同時(shí)可以用來(lái)做功。
參考文獻(xiàn)
參見(jiàn)
氧化-還原-歧化反應(yīng)-歸中反應(yīng)
取代反應(yīng)-加成反應(yīng)-消去反應(yīng)
化合反應(yīng)-分解反應(yīng)-置換反應(yīng)-復(fù)分解反應(yīng)
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