Окислительно восстановительные: 404 — Категория не найдена

Окислительно-восстановительная реакция — это… Что такое Окислительно-восстановительная реакция?

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции — это химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

Описание

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.

Окисление

При окисле́нии вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Атомы окисляемого вещества, называются донорами электронов, а атомы окислителя — акцепторами электронов.

В некоторых случаях при окислении молекула исходного вещества может стать нестабильной и распасться на более стабильные и более мелкие составные части. При этом некоторые из атомов получившихся молекул имеют более высокую степень окисления, чем те же атомы в исходной молекуле.

Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряжённый восстановитель:

окислитель + e⁻ ↔ сопряжённый восстановитель.

Восстановление

Восстановле́нием называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.

При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение степени окисления элемента. Примеры: восстановление оксидов металлов до свободных металлов при помощи водорода, углерода, других веществ; восстановление органических кислот в альдегиды и спирты; гидрогенизация жиров и др.

Восстановитель, отдавая электроны, приобретает окислительные свойства, превращаясь в сопряжённый окислитель:

восстановитель — e⁻ ↔ сопряжённый окислитель.

Виды окислительно-восстановительных реакций

• межмолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:

Н₂S + Cl₂ —> S + 2HCl

• внутримолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:

NH₄NO₃ —> N₂O + 2 H₂O

• диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в которых атомы с промежуточной степенью окисления превращаются в эквимолярную смесь атомов с более высокой и более низкой степенями окисления:

M^+N —> M^+(N-x) + M^+(N+x)

Примеры

Окислительно-востановительная реакция между водородом и фтором

Разделяется на две полуреакции:Ы

1) Окисление:

2) Восстановление:

Окисление, восстановление

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов — окисление. При окислении степень окисления повышается:

Процесс присоединения электронов — восстановление. При восстановлении степень окисления понижается:

Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны — восстановителями.

Для запоминания процессов окисления-восстановления, а также свойств окислителей и восстановителей существует несколько мнемонических правил:

• Отдать — Окислиться, Взять — Восстановиться (слова начинаются с одинаковых букв; при отдавании кем-либо чего-либо полезного — кислое, опущенное выражение лица, при получении — воспрявшее, восстановленное).
• Окислитель — грабитель (в процессе окислительно-восстановительной реакции окислитель присоединяет электроны).

См. также

Ссылки

• Окислительно-восстановительные реакции в органической химии [1], [2]

Wikimedia Foundation. 2010.

Окислительно-восстановительные реакции — Химический элементарий

Многообразие классификаций химических реакций по различным признакам (направлению, числу и составу реагирующих и образующих веществ, использованию катализатора, тепловому эффекту) можно дополнить ещё одним признаком. Этот признак — изменение степени окисления атомов химических элементов, образующих реагирующие вещества. Например, в реакции

степени окисления атомов химических элементов после реакции не изменились. А вот в другой реакции — взаимодействие соляной кислоты с цинком

атомы двух элементов, водорода и цинка, изменили свои степени окисления: водород с +1 на 0, а цинк — с 0 на +2. Следовательно, в этой реакции каждый атом водорода получил по одному электрону

а каждый атом цинка отдал два электрона

Под восстановлением понимают процесс присоединения электронов атомами, ионами или молекулами. Степень окисления при этом понижается.

Например, атомы неметаллов могут присоединять электроны, превращаясь при этом в отрицательные ионы, т. е. восстанавливаясь (Далее мы будем указывать степень окисления, а не заряды ионов, так как их численные значения совпадают.):

Электроны могут присоединяться и к положительным ионам, которые при этом превращаются в атомы:

Принимать электроны могут и положительные ионы, у которых при этом степень окисления понижается:

Под окислением понимают процесс отдачи электронов атомами, ионами или молекулами. Например, атомы металлов, теряя электроны, превращаются в положительные ионы, т. е. окисляются:

Отдавать электроны могут отрицательные ионы:

Терять электроны могут и некоторые положительные ионы с низшими степенями окисления:

Можно отметить, что при этом степень окисления повышается.

Окисление всегда сопровождается восстановлением и наоборот, т. е. окислительно-восстановительные реакции представляют собой единство двух противоположных процессов — окисления и восстановления. Схема взаимосвязи изменения степеней окисления с процессами окисления и восстановления может быть представлена так, как это изображено на схеме 2.

Схема 2
Процессы окисления и восстановления

В окислительно-восстановительных реакциях число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, принимаемых окислителем, т. е. соблюдается электронный баланс. Метод электронного баланса применяют для записей электронных уравнений процессов окисления и восстановления.

Рис. 146.
Схема окислительно-восстановительной реакции

Например, реакцию алюминия с хлоридом меди (II) описывают схемой (рис. 146):

а электронные уравнения будут иметь вид:

Молекулярное уравнение этой реакции написать уже несложно, так как коэффициенты для него будут взяты из электронных уравнений:

3CuCl₂ + 2Аl = 2АlСl₃ + ЗСu.

Покажем, как с помощью метода электронного баланса можно расставить коэффициенты в уравнении сложной окислительно-восстановительной реакции. Как вы помните, первое правило ряда напряжений металлов о взаимодействии металлов с растворами кислот не распространялось на серную кислоту концентрированную и азотную кислоту любой концентрации.

В отличие от соляной кислоты, в которой окислителем атомов металла были катионы водорода, в концентрированной серной и азотной кислотах окислителями являются атомы серы и азота из сульфат-ионов и нитрат-ионов. Поэтому концентрированная H₂SO₄ и HNO₃ любой концентрации взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду напряжений как до водорода, так и после него, восстанавливаясь при этом до SO₂, NO и т. д. Например, при взаимодействии разбавленной азотной кислоты с медью получается нитрат меди (II), оксид азота (II) и вода. Запишем формулы исходных веществ и продуктов реакции с указанием степеней окисления:

Подчеркнём знаки химических элементов, изменивших свои степени окисления:

Составим электронные уравнения, т. е. отразим процессы отдачи и присоединения электронов:

Запишем коэффициент 3 перед  и перед формулой нитрата меди (II), в котором , так как с такими значениями степеней окисления медь встречается по одному разу. Коэффициент 2 запишем только перед формулой вещества с , так как это значение степени окисления для азота в схеме реакции встречается только один раз, а вот перед HNO₃ коэффициент 2 не запишем, ибо  встречается ещё раз в формуле Cu(NO₃)₂. Наша запись примет вид:

Теперь уравняем число атомов азота. После реакции оно равно 3 × 2 = 6 из Cu(NO₃)₂ и ещё 2 атома из 2NO, всего 8.

Поэтому перед HNO₃ запишем коэффициент 8:

8HNO₃ + ЗСи → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + Н₂O

и уравняем число атомов водорода:

8HNO₃ + ЗСu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4Н₂O.

Проверим правильность расстановки коэффициентов, подсчитав число атомов кислорода до и после реакции: до реакции — 24 атома и после реакции — 24 атома. Коэффициенты расставлены правильно, поэтому заменим в уравнении стрелку на знак равенства:

8HNO₃ + ЗСu = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4Н₂O.

Зная формулу вещества и определив степени окисления атомов химических элементов в нём, нетрудно предсказать, какие свойства будет проявлять каждый элемент и вещество в целом: окислительные или восстановительные. Например, азот в азотной кислоте имеет максимальное значение степени окисления +5, т. е. он «потерял» все электроны, поэтому  в азотной кислоте будет проявлять только окислительные свойства. Азот в аммиаке  имеет минимальное значение степени окисления -3, т. е. он не сможет принять больше ни одного электрона, и поэтому аммиак будет проявлять только восстановительные свойства.

Другой пример — оксид азота (II) . Азот в этом соединении имеет промежуточное значение степени окисления и поэтому может проявлять как окислительные (например: ), так и восстановительные (например: ) свойства.

Приведём примеры важнейших восстановителей и окислителей.

Восстановители: активные металлы, водород, уголь, оксид углерода (II) СО, сероводород H₂S, аммиак NH₃ и т. д.

Окислители: кислород, галогены; азотная HN0₃ и серная H₂SO₄ кислоты, перманганат калия КМnO₂ и др.

Проверьте, как вы поняли материал:

Если у вас остались вопросы, посмотрите видеоурок:

Ключевые слова и словосочетания

1. Окислительно-восстановительные реакции.
2. Окислитель и восстановитель; окисление и восстановление.
3. Метод электронного баланса.

Вопросы и задания

1. Какие из реакций, уравнения которых записаны ниже, относят к окислительно-восстановительным?

   Для окислительно-восстановительных реакций укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления, составьте электронные уравнения.

2. Дайте характеристику реакции синтеза аммиака по всем изученным вами признакам классификации химических реакций.
3. Из следующих утверждений выберите истинные:

   а) к окислительно-восстановительным будут относиться все реакции ионного обмена;

   б) все реакции ионного обмена не будут являться окислительно-восстановительными;

   в) все реакции замещения являются окислительно-восстановительными;

   г) только некоторые реакции замещения являются окислительно-восстановительными реакциями;

   д) к окислительно-восстановительным реакциям относят те реакции соединения и разложения, в которых участвует хотя бы одно простое вещество;

   е) все реакции разложения и соединения не являются окислительно-восстановительными. Обоснуйте свою точку зрения, докажите её примерами уравнений реакций.

4. Согласны ли вы с утверждением, что HNO₃ проявляет только окислительные свойства, a NH₃ — только восстановительные? Ответ обоснуйте.
5. Какое из веществ — сероводород H₂S и серная кислота H₂SO₄ — проявляет только окислительные или только восстановительные свойства? Почему?
6. Обоснуйте тезис, что SO₂ может быть и окислителем, и восстановителем.
7. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в следующих схемах реакций:

8. Назовите окислитель в реакциях взаимодействия цинка с соляной и азотной кислотами. Для последней реакции используйте аналогию взаимодействия азотной кислоты с медью.

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса

вакансий | Redox

Обмен медицинскими данными намного сложнее, чем следовало бы. Redox решает эту проблему, ускоряя внедрение цифровых инноваций в здравоохранении. Мы помогаем энергетическим решениям в управлении диабетом, лечении рака, координации ухода и многом другом. И нам нужна ваша помощь!

Вызов

Помогите нам сделать данные здравоохранения бесплатными!

Как технологи, мы в силах облегчить нечто волшебное в предоставлении медицинской помощи — тот интимный момент, когда поставщики услуг могут использовать проницательные данные в сочетании со своим медицинским опытом, чтобы найти решение для пациента.Это момент, когда технологии могут проявить себя в качестве изящного фонового аккомпанемента к чуткому опыту пациентов, помогая поставщикам медицинских услуг работать лучше.

Перед организациями здравоохранения встают все более сложные задачи относительно того, какую технологию они будут внедрять. Чтобы добиться наилучших результатов, все должны работать с одними и теми же данными. Когда данные не интегрируются между поставщиками и технологиями, которые делают данные более полезными, не только провайдеры страдают от такой неэффективности.Пациентам не хватает инструментов, необходимых для поддержания собственного здоровья. Проблемы интеграции между критически важными и инновационными программными приложениями препятствуют получению медицинских услуг.

Redox представляет собой элегантное, безопасное и масштабируемое решение, устраняющее эти технические препятствия. Присоединяйтесь к нашему боевому кличу, чтобы бороться с неэффективностью, укрепляя отношения между пациентом и поставщиком медицинских услуг. Станьте частью революции в области здравоохранения и помогите нам сделать данные бесплатными!

Стать инженером Redox

Решение проблемы взаимодействия в сфере здравоохранения требует приверженности всей нашей команды — не только приверженности решению технических проблем, но и поддержке друг друга в совместном решении этих проблем.

Дани Хенкель, инженер-программист

Подробнее

Дэни Хенкель

«Когда я впервые присоединился к Redox, я только что закончил бакалавриат.… Я вырос из робкого разработчика до технического руководителя небольшой команды. Я смог добиться многого — не только потому, что Redox позволил мне расти, но и потому, что Redox помог мне расти ».

Когда я впервые присоединился к Redox, я только что закончил бакалавриат со специализацией в области компьютерных наук и математики. Я был взволнован и польщен возможностью стать частью команды, которая, как я знал, будет иметь большое значение.

В мой первый день я все еще был взволнован, но это волнение также превратилось в совершенно непреодолимую тревогу.В течение первых нескольких часов мне стало ясно, что все разработчики здесь великолепны. Мол, черт возьми, они так много знают, а вот я только что закончил колледж и абсолютно ничего не знаю.

Давайте проясним — я был наполовину прав. Инженеры здесь — блестящие . Но я также знал кое-что. На протяжении почти двух лет моего пребывания здесь я каждый день получал поддержку, чтобы стать лучше. Никаких комментариев типа «вау, я не могу поверить, что ты этого не знал». Сначала я подумал, что это просто потому, что я был младшим программистом в море, которое, как мне казалось, было только старшими программистами.Но потом я понял, что это было не просто что-то для меня — Redox обладает инженерной культурой преподавания и обучения, и я был не единственным, кто испытывал это.

Сегодня, почти два года спустя, я вырос из робкого разработчика до технического руководителя небольшой команды. Иногда помогаю с наймом. Я успешно выполнил более крупный проект от начала до конца. У меня есть сертификат AWS. Я смог добиться этого не только потому, что Redox позволил мне расти , но и потому, что Redox помог мне вырасти .

Таннер Энгбретсон, инженер-программист

Подробнее

Таннер Энгбретсон

«Когда я говорил со своим тренером и сказал:« У меня есть идея… », меня не встретили упреками за прошлый проект [провал]. Это не вызвало недоверия или даже необоснованного скептицизма. Вместо этого он был встречен с любопытством и честным исследованием идеи.”

В начале моей карьеры в Redox мне была предоставлена ​​возможность поработать над проектом по коренному пересмотру того, как мы делаем постоянные очереди. Эта функция имела жизненно важное значение для многих наших сервисов, и я был очень рад, что мне доверили ее разработку. Короче говоря, проект потерпел неудачу по ряду причин. Все сказано и сделано, почти весь год разработчика был потрачен на проект, который оказался в мусорной корзине.

Последствия работы над такого рода проектами укрепили мое доверие и уверенность в Redox как организации.Когда я поговорил со своим тренером и сказал: «У меня есть идея…», меня не встретили упреками за прошлый проект. Это не вызвало недоверия или даже необоснованного скептицизма. Вместо этого он был встречен с любопытством и честным исследованием идеи. За этим последовал период быстрого прототипирования, безумного развития и, в конце концов, у нас была собственная система очередей, патентная заявка и 12-месячный переход всех наших основных услуг.

Живи где угодно.Работайте где угодно. Творите вместе.

Наше обещание

Мы предоставляем преимущества, которые позволяют вам жить по своему собственному замыслу. Сотрудники Redox пользуются непревзойденной автономией в своей работе и поддержкой для ведения сбалансированной жизни. Мы уверены, что вы знаете, что вам нужно для счастья на работе и дома.

Работайте везде

Мы хотим, чтобы в Redox работали лучшие люди, независимо от того, где вы звоните домой. Всем сотрудникам Redox предлагается жить и работать там, где им больше всего нравится.Все, что вам нужно, это питание, Wi-Fi и компьютер, и все готово. Мы были удаленными с самого начала и будем таковыми и дальше.

Гибкое время отключения

Совершите поездку куда-нибудь, чтобы развлечься, оставайтесь дома, чтобы оправиться от болезни, или просто отключитесь от сети и подзарядитесь — мы уверены, что вы знаете, что вам нужно. Наша лучшая работа происходит, когда мы чувствуем себя свежими и вдохновленными. Мы предоставляем вам решать, когда вам нужно делать перерывы, и призываем вас найти время для приключений и открытий.Заряд

В дополнение к нашему гибкому отпуску мы предлагаем шесть недель оплачиваемого отпуска за каждые пять лет службы, чтобы вы могли взять творческий отпуск. Найдите время, чтобы подзарядиться и делайте все, что хотите!

Компенсация и выход на пенсию

В дополнение к конкурентоспособной заработной плате, мы предлагаем совместимость с работодателем по пенсионным планам 401 000 и предоставляем всем сотрудникам Redox возможность владения активами через опционы на акции и хотим, чтобы вы участвовали в успехе компании.

Отпуск по уходу за ребенком

По мере того, как ваша семья растет, важно, чтобы вы были рядом и у вас было время, чтобы понять, что такое новая норма вашей семьи.Вы можете взять 12-недельный оплачиваемый отпуск в течение первого года после прибытия вашего нового сотрудника. Мы знаем, что вы им нужны, и мы вас поддерживаем.

Стипендия и фонд здоровья

Мы хотим, чтобы вы могли создать рабочее пространство, которое позволит вам работать с максимальной отдачей. Все сотрудники Redox получают ежегодную дискреционную стипендию, так что вы можете выбрать то, что поможет вам быть продуктивным. Как бы то ни было, мы хотим убедиться, что у вас есть то, что вам нужно. Наконец, мы предоставляем Фонд здоровья, чтобы вы могли потратить его на все, что, по вашему мнению, приносит пользу вашему психическому и / или физическому благополучию.Без этикеток

Присоединяйтесь к нашей команде

Работайте в любом месте с другими людьми, которым нравятся важные задачи.

Делайте что-нибудь важное с людьми, которые подталкивают вас к лучшему.

Чтобы делать революционные вещи, нам нужна команда сильных, разнообразных, ориентированных на миссию людей. Независимо от того, находимся ли мы вместе физически или в своем маленьком уголке страны, мы все сосредоточены на достижении результатов, основанных на экспериментах, решениях, основанных на данных, и исполнении, а также на получении удовольствия от этого.

Мы — компания, ориентированная на удаленность, с автономными сотрудниками, которые действуют таким образом, чтобы каждый день отражать наши ценности. Наша команда построена на основе доверия и уважения и вносит свой вклад в улучшение здравоохранения.

«Это заразительно работать с людьми, которые увлечены тем, над чем они работают, и делают то, что может изменить мир».

Сара Боттьен, бухгалтер

Наши ценности

Мы нанимаем на основе ценностей и обучаем людей на основе наших ценностей.Они представляют собой основу нашей культуры и то, как мы хотим взаимодействовать друг с другом и с миром.

Посмотреть сейчас>

Готовы присоединиться к команде Redox?

Работайте в любом месте с другими людьми, которым нравятся важные задачи.

mattdibi / redox-keyboard: эргономичная разделенная механическая клавиатура

Репозиторий проекта Redox

Проект Redox представляет собой эргономичную раздельную механическую клавиатуру с открытым исходным кодом, работающую на QMK (Quantum Mechanical Keyboard Firmware).Этот репозиторий будет использоваться для обмена информацией о проекте и инструкциями по использованию и сборке клавиатуры Redox.

Биография дизайнера : Маттиа Дал Бен (он же u / TiaMaT102) получил степень магистра электротехники со специализацией в области компьютерных наук в Университете Удине. В настоящее время работает инженером-программистом в отделе исследований и разработок в большой компании, связанной с Интернетом вещей и встраиваемыми компьютерами. Производитель и энтузиаст механических клавиатур, клавиатура Redox — результат всех его страстей.

Обоснование

Redox — это проект клавиатуры, разработанный с учетом эргономики. Он использует механические переключатели в стиле Cherry MX, расположенные в шахматном порядке 7×5 с компонентами, которые можно легко найти.

Дизайн был в значительной степени вдохновлен клавиатурой Ergodox, и ее основная цель — уменьшить размер, не жертвуя слишком большим количеством клавиш, отсюда и название Re duced Ergo dox .

Как пользователь Ergodox я не мог игнорировать несколько недостатков оригинального дизайна и в момент высокомерия я попытался исправить их, таким образом, особенности Redox:

• Удобный доступ к блоку для большого пальца.
• Дополнительная легкодоступная поворотная клавиша для большого пальца 1,25u.
• Размер уменьшен.
• Снижение затрат (Redox использует Arduino Pro Micro вместо Teensy 2.0).
• Любую половину можно подключить к ПК, так как каждая половина может действовать как ведущая.
• Любая половина может работать как отдельная клавиатура для использования в качестве макропада / игровой клавиатуры.
• Поддержка подсветки RGB.
• Чехол для 3D-принтера.
• Беспроводной
• Совместимость с VIA (спасибо Harshit Goel)

Связанные проекты

• Redox handwire : Первое воплощение клавиатуры Redox.Он состоит из корпуса, напечатанного на 3D-принтере, и матрицы, изготовленной вручную.
• Redox Manuform : полная переработка корпуса Redox, вдохновленная Dactyl Manuform. Разработано Fosk_LL.
• Redox rev1.0 : Redox rev 1.0 — первая коммерчески доступная версия клавиатуры Redox.
  • Rev1.0 Печатные платы: доступны в магазине Falbatech
  • Источники прошивки:
  • ящиков для 3D-печати:
  • Корпуса, имеющиеся в продаже:
• Редокс рев1.0W : Redox rev 1.0W — это беспроводная версия клавиатуры Redox.
  • Печатные платы Rev1.0W: доступны в магазине Falbatech
  • Источники прошивки:
  • ящиков для 3D-печати:
  • Корпуса, имеющиеся в продаже:
• Redox rev2.0WHS : Redox rev 2.0WHS — это беспроводная версия клавиатуры Redox с возможностью горячей замены.
  • Rev2.0WHS PCB: файлы gerber доступны здесь
  • Источники прошивки:
  • Чехол для 3D-печати:

План

Колпачки для ключей

ℹ️ На сайте pimpmykeyboard.com вы можете найти набор ключей SA 1976, специально созданный для клавиатуры Redox: «Ergo Redox kit (12 клавиш)».

Филиалы

В сотрудничестве с Falbatech теперь вы можете использовать код « mattdibi05 » в магазине Falbatech для получения специальной скидки 5%.

Пожертвования

Если вы дочитали до этого места и нашли что-то полезное, рассмотрите возможность пожертвования, чтобы помочь мне поддерживать и развивать этот проект.

Редокс-потенциал — обзор

9.02.4.4.1 Неорганические вещества

Редокс-потенциал (Eh) и pH являются наиболее важными факторами, определяющими видообразование неорганического мышьяка. В окислительных условиях и pH ниже ∼6.9 преобладает H ₂ AsO ₄ ^—, тогда как при более высоком pH доминирует HAsO ₄ ^2-.H ₃ AsO ₄ ⁰ и AsO ₄ ^3- могут присутствовать в чрезвычайно кислых и щелочных условиях, соответственно (Рисунок 2; Nordstrom and Archer, 2003; Yan et al. , 2000) . В восстановительных условиях, когда pH меньше ∼9,2, преобладают незаряженные частицы арсенита, H ₃ AsO ₃ . Самородный мышьяк стабилен в сильно восстановительных условиях.

Рис. 2. Виды: (a) As (V) и (b) As (III) в 0.Среда 01 M NaCl как функция pH при 25 ° C (источник Smedley and Kinniburgh, 2002).

В присутствии высоких концентраций восстановленной серы и низкого pH растворенные разновидности сульфида As (III) могут быстро образовываться за счет восстановления арсената с помощью H ₂ S. Существуют убедительные доказательства существования тримера As ₃ S ₄ (SH) ₂ ^—, в сильно восстановительных, кислых и богатых серой условиях, с разновидностями тиоарсенита, AsO (SH) ₂ ^—, появляющимися при более высоких значениях pH (Helz et al. al., 1995; Нордстрем и Арчер, 2003; Rochette et al. , 2000; Шведт и Рикхофф, 1996). Восстановительные, кислые и богатые серой условия также способствуют осаждению орпимента (As ₂ S ₃ ), реальгара (AsS) или других минералов сульфида мышьяка (Cullen and Reimer, 1989). Высокие концентрации мышьяка маловероятны в кислых водах, содержащих высокие концентрации свободного сульфида (Moore et al. , 1988). В более щелочной среде сульфиды As (III) более растворимы, и могут сохраняться более высокие концентрации растворенного мышьяка.Есть некоторые свидетельства существования карбонатных видов As (V) (Kim et al. , 2000), но их значение для окружающей среды еще предстоит понять. Как и растворенный водород, арсин можно ожидать только в чрезвычайно восстановительных условиях. Зеленая ржавчина, комплексные минералы гидроксида Fe (II) –Fe (III), которые образуются в восстановительных условиях, могут абиотически восстанавливать селенат до селенита, но не арсенат до арсенита (Randall et al. , 2001).

Диаграмма Eh – pH для системы As – O – S показана на рисунке 3.Хотя такие диаграммы полезны, они обязательно упрощают очень сложные природные системы. Например, железо не включено, несмотря на его сильное влияние на вид мышьяка. Следовательно, скородит (FeAsO ₄ · 2H ₂ O), важный минерал, содержащий мышьяк, обнаруживаемый в широком диапазоне окислительных условий, близких к нейтральным, не представлен. Также не происходит соосаждение мышьяка с пиритом или образование FeAsS в восстановительных условиях. Относительная стабильность различных минералов As – S очень чувствительна к их предполагаемой свободной энергии образования и стабильности различных растворимых частиц As – S.Диаграмма Eh – pH может значительно варьироваться в зависимости от выбранных форм реальгара и As ₂ S ₃ , включая их кристалличность.

Рис. 3. Диаграмма стабильности Eh – pH для мышьяка в присутствии серы при 25 ° C, общем давлении 1 бар. Поле устойчивости для воды показано штриховыми линиями. Серая область представляет собой твердую фазу.

Степень окислительно-восстановительного равновесия в природных водах была причиной значительных дискуссий. В случае мышьяка Cherry et al. (1979) предположил, что окислительно-восстановительное равновесие было достаточно быстрым, чтобы соотношения As (V) / As (III) были полезными индикаторами окислительно-восстановительного состояния. Последующие результаты были несколько двусмысленными (Welch et al. , 1988), хотя некоторые недавние данные по отношениям As (V) / As (III) в поровой воде и измерениям Eh показали существенную согласованность (Yan et al. , 2000). ). Хотя скорость окисления As (III) в грунтовых водах трудно определить количественно в полевых условиях, считается, что скорость окисления низкая.Однако биологическая активность в этих водах также, как правило, низкая, что упрощает достижение окислительно-восстановительного равновесия, чем в более продуктивных средах.

Окисление / восстановление (окислительно-восстановительный потенциал)

Окислительно-восстановительные условия грунтовых вод сильно влияют на подвижность и стойкость многих загрязнителей в грунтовых водах. Окислительно-восстановительные условия определяют, выделяются ли некоторые химические компоненты, такие как мышьяк и марганец, из пород и отложений водоносного горизонта в грунтовые воды. Окислительно-восстановительные условия также определяют, перемещаются ли некоторые антропогенные загрязнители с грунтовыми водами, вступают в реакцию с материалом водоносного горизонта или разлагаются на другие химические вещества.В результате окислительно-восстановительные условия являются важным фактором при определении уязвимости коммунальных колодцев к загрязнению, а также могут влиять на то, содержат ли грунтовые воды компоненты в концентрациях, вызывающих неприятный вкус и запах питьевой воды.

Как работают окислительно-восстановительные реакции?

Для окислительно-восстановительных процессов требуется одно химическое соединение, которое отдает электроны, и другое химическое соединение, которое принимает эти электроны. Поскольку химическое вещество отдает электроны, оно «окисляется», а когда другие частицы принимают электроны, оно «восстанавливается».”

Если в воде присутствует растворенный кислород, он является предпочтительным акцептором электронов, а вода является «кислородной». Атмосфера является источником растворенного в воде кислорода, поэтому окислительно-восстановительные условия в водоносном горизонте рядом с местом подпитки обычно являются кислородными. Если растворенный кислород отсутствует, вода «бескислородна», но есть другие химические вещества — нитрат, марганец, железо, сульфат и углекислый газ в указанном порядке, — которые могут принимать электроны вместо кислорода. Окислительно-восстановительные процессы обычно запускаются бактериями, которые используют энергию, производимую в процессе.

Почему важно, являются ли грунтовые воды кислородными или бескислородными?

Редокс-условия грунтовых вод могут быть сильным индикатором загрязнителей, которые могут присутствовать в повышенных концентрациях. Например, концентрации мышьяка и марганца с большей вероятностью будут находиться на уровнях, превышающих контрольные показатели здоровья человека в бескислородных грунтовых водах, а концентрации урана, селена и нитратов с большей вероятностью превысят их контрольные показатели в кислородных грунтовых водах.Знание окислительно-восстановительного состояния грунтовых вод является важным фактором для прогнозирования того, какие загрязнители и составляющие могут присутствовать в грунтовых водах на уровнях, вызывающих беспокойство для здоровья человека.

Фактически, один из наиболее важных окислительно-восстановительных процессов, происходящих в грунтовых водах, — восстановление нитратов до газообразного азота, вызванное микробами, — происходит только в бескислородных условиях. Превращение нитратов в безвредный азот, тот же газ, которым мы дышим в атмосфере, является основным способом удаления нитратов из воды.

Узнайте больше о влиянии окислительно-восстановительных условий на качество грунтовых вод в основных водоносных горизонтах в девяти основных регионах США.

Где подземные воды могут быть кислородными или бескислородными?

Кислородные условия преобладают в рыхлых песчано-гравийных и базальтовых водоносных горизонтах, которые встречаются в основном на западе Соединенных Штатов. Кислородные условия также преобладают в водоносных горизонтах кристаллических пород и слоистых песчаниках и карбонатных водоносных горизонтах, которые в основном находятся в восточной и центральной частях Соединенных Штатов.Аноксические условия чаще встречаются в водоносных горизонтах ледниковых, песчаниковых, карбонатных и полууплотненных прибрежных равнин, которые в основном находятся на востоке.

Возраст подземных вод часто связан с окислительно-восстановительными условиями. В целом молодые, недавно восстановленные грунтовые воды, вероятно, будут кислородными, а более старые грунтовые воды — грунтовые воды, которые подпитывались сотни, тысячи или даже миллионы лет назад — с большей вероятностью будут бескислородными. В большинстве водоносных горизонтов более старые подземные воды с большей вероятностью будут аноксичными, чем более молодые подземные воды, потому что было больше времени для протекания химических реакций, которые потребляют растворенный кислород.Однако окислительно-восстановительные условия могут сильно различаться на небольших расстояниях из-за мелкомасштабной изменчивости водоносных горизонтов — например, неравномерного распределения богатых органическими веществами слоев или наличия восстановленных минералов вдоль трещин.

Подземные воды в основном являются кислородными в вулканических породах и рыхлых песчано-гравийных водоносных горизонтах, которые встречаются в основном на западе Соединенных Штатов. Аноксические условия чаще встречаются в системе ледниковых водоносных горизонтов и в водоносных горизонтах нескольких других типов горных пород, которые встречаются в основном на севере и востоке.Эти различия в окислительно-восстановительных условиях могут повлиять на стойкость некоторых загрязнителей, включая нитраты, некоторые пестициды и летучие органические соединения. Это рисунок 3-9 в циркуляре USGS 1360 «Качество воды в основных водоносных горизонтах США, 1991–2010 годы». (Кредит: Лесли Дезимоун, Геологическая служба США. Общественное достояние.)

Как я могу определить окислительно-восстановительные условия грунтовых вод?

Системный подход был разработан для характеристики окислительно-восстановительных условий в грунтовых водах.Этот подход может быть применен к подземным водам из различных гидрогеологических условий с использованием данных о качестве воды, которые обычно собираются в ходе региональных исследований качества воды.

Загрузите книгу Excel для определения окислительно-восстановительных процессов в грунтовых водах.

Определение окислительно-восстановительного потенциала по Merriam-Webster

: окислительно-восстановительных или относящихся к ним

Определения окисления и восстановления (редокс)

Это, пожалуй, наиболее важное использование терминов окисление и восстановление на уровне A ‘.

Определения

Очень важно помнить эти определения. Есть очень простой способ сделать это. Если вы помните, что говорите о переносе электрона:

Простой пример

Уравнение показывает простую окислительно-восстановительную реакцию, которую, очевидно, можно описать в терминах переноса кислорода.

Оксид меди (II) и оксид магния являются ионными. Металлы явно нет.Если вы перепишете это как ионное уравнение, окажется, что ионы оксида являются ионами-наблюдателями, и у вас останется:

Последний комментарий по окислителям и восстановителям

Если вы посмотрите на уравнение выше, магний восстанавливает ионы меди (II), отдавая им электроны для нейтрализации заряда. Магний — восстановитель.

С другой стороны, ионы меди (II) удаляют электроны из магния, создавая ионы магния.Ионы меди (II) действуют как окислитель.

Внимание!

Это потенциально очень сбивает с толку, если вы попытаетесь понять, что означают окисление и восстановление с точки зрения переноса электронов, а также выучить определения окислителей и восстановителей в одних и тех же терминах.

Лично я бы порекомендовал вам поработать, если вам это нужно. Аргумент (идущий в вашей голове) был бы таким, если бы вы хотели знать, например, что окислитель делает с точки зрения электронов:

• Окислитель окисляет что-то еще.

• Окисление — потеря электронов (OIL RIG).

• Это означает, что окислитель забирает электроны у другого вещества.

• Итак, окислитель должен получать электроны.

Или можно было подумать так:

• Окислитель окисляет что-то еще.

• Это означает, что окислитель необходимо восстанавливать.

• Уменьшение усиления электронов (OIL RIG).

• Итак, окислитель должен получать электроны.

Понимание намного безопаснее бездумного обучения!

Реакции окисления-восстановления: окислительно-восстановительный

ДОМ Главы курса Основы калькулятора Математика Обзор Основные понятия Advanced Concepts Раздел Тесты Предварительное испытание Пост-тест Полезные материалы Глоссарий Онлайн-калькуляторы Калькулятор окислительно-восстановительного потенциала Калькулятор кинетики Аррениуса Калькулятор термодинамики Калькулятор ядерного распада Линейная регрессия наименьших квадратов Решатель уравнений метода Ньютона Калькулятор сжимаемости Калькулятор перевода единиц Калькулятор номенклатуры Ссылки по теме Калькуляторы Texas Instruments Калькуляторы Casio Калькуляторы Sharp Калькуляторы Hewlett Packard Кредиты Связаться с веб-мастером

Окислительно-восстановительные реакции или окислительно-восстановительные реакции во многом похожи на кислотно-основные реакции.По сути, окислительно-восстановительные реакции — это семейство реакций, которые связаны с передачей электронов между видами. Подобно кислотно-основным реакциям, окислительно-восстановительные реакции представляют собой согласованный набор — у вас нет реакции окисления, если бы одновременно не протекала реакция восстановления. Окисление относится к потере электронов, в то время как сокращение относится к увеличению количества электронов. Каждая реакция сама по себе называется «полуреакцией» просто потому, что нам нужны две (2) полуреакции, чтобы образовалась целая реакция.При записи окислительно-восстановительных реакций химики обычно записывают электроны в явном виде: Cu (s) —-> Cu 2+ + 2 e — Эта полуреакция говорит о том, что у нас есть твердая медь (без заряда), которая окисляется (теряет электроны) с образованием иона меди с зарядом плюс 2. Обратите внимание, что, как и в обозначении стехиометрии, мы имеем «баланс» между обеими сторонами реакции. У нас есть по одному (1) атому меди с обеих сторон, и заряды тоже уравновешены. Символ «e — » представляет свободный электрон с отрицательным зарядом, который теперь может погаснуть и восстановить некоторые другие частицы, например, в полуреакции: 2 Ag + (водн.) + 2 e — ——> 2 Ag Здесь два иона серебра (серебро с положительным зарядом) восстанавливаются за счет добавления двух (2) электронов с образованием твердого серебра.Аббревиатуры «водный» и «s» означают водный и твердый соответственно. Теперь мы можем объединить две (2) полуреакции, чтобы сформировать уравнение окислительно-восстановительного потенциала: Мы также можем обсудить отдельные компоненты этих реакций следующим образом. Если химическое вещество вызывает окисление другого вещества, мы называем его окислителем. В приведенном выше уравнении Ag + является окислителем, потому что он вызывает потерю электронов Cu (s). Окислители уменьшаются в процессе восстановителем. Cu (s), естественно, является восстановителем в этом случае, поскольку он заставляет Ag + приобретать электроны. Вкратце, вот шаги, которые необходимо выполнить, чтобы сбалансировать уравнение окислительно-восстановительного потенциала в кислой среде (добавьте этап, отмеченный звездочкой в ​​основной среде): Разделите уравнение на полуреакцию окисления и полуреакцию восстановления. Сбалансируйте эти Уравновесить элементы, кроме H и O Уравновесить O, добавив H 2 O Уравновесить H, добавив H + Уравновесить заряд, добавив e — Умножить каждую половинную реакцию на целое число так, чтобы количество e —, потерянное в одном, равнялось полученному числу в другом Объедините полуреакции и отмените ** Добавляйте OH — к каждой стороне, пока не исчезнут все H + , а затем снова отмените ** При рассмотрении окислительно-восстановительных реакций вы должны иметь некоторое представление о степени окисления (ON) соединения.Степень окисления определяется как эффективный заряд атома в соединении, рассчитанный в соответствии с установленным набором правил. Увеличение степени окисления соответствует окислению, а уменьшение — восстановлению. Степень окисления соединения имеет некоторую аналогию с измерениями pH и pK, обнаруженными в кислотах и ​​основаниях — степень окисления указывает на силу или тенденцию соединения к окислению или восстановлению, чтобы служить окислителем или восстановителем. Правила показаны ниже.Просматривайте их в указанном порядке, пока вам не назначат степень окисления. Для атомов в их элементарной форме степень окисления 0 Для ионов степень окисления равна их заряду Для одиночного водорода это число обычно +1, но в некоторых случаях это -1. Для кислорода это число обычно -2 Сумма степени окисления (ON) всех атомов в молекуле или ионе равна их общему заряду. В качестве примечания: термин «окисление», имеющий очевидный корень от слова «кислород», предполагает, что кислород имеет степень окисления -2.Используя это в качестве ориентира, всем остальным элементам были присвоены степени окисления. Например, если мы посмотрим на H 2 O и присвоим значение -2 атому кислорода, каждый атом водорода должен иметь степень окисления +1 по умолчанию, поскольку вода является нейтральной молекулой. Например, какова степень окисления серы в диоксиде серы (SO 2 )? Учитывая, что каждый атом кислорода имеет заряд -2, и зная, что молекула нейтральна, степень окисления серы должна быть +4.А как насчет сульфат-иона (SO 4 с общим зарядом -2)? Опять же, заряд всех атомов кислорода равен 4 x -2 = -8. Тогда сера должна иметь степень окисления +6, так как +6 + (-8) = -2, общий заряд иона. Поскольку сера в сульфате имеет более высокую степень окисления, чем в диоксиде серы, говорят, что она более сильно окислена. Работа с окислительно-восстановительными реакциями — это принципиально бухгалтерский вопрос. Вы должны уметь учитывать все электроны, когда они переходят от одного вида к другому.Существует ряд правил и приемов для уравновешивания окислительно-восстановительных реакций, но в основном все они сводятся к рассмотрению каждой из двух полуреакций по отдельности. Рассмотрим, например, реакцию металлического алюминия с образованием оксида алюминия (Al 2 O 3 ). Неуравновешенная реакция следующая: Рассмотрим каждую половину реакции отдельно: Эта реакция показывает, что металлический алюминий окисляется с образованием иона алюминия с зарядом +3. Половина реакции ниже показывает, что кислород восстанавливается с образованием двух (2) ионов кислорода, каждый с зарядом -2. Если мы объединим эти две (2) полуреакции, мы должны сделать количество электронов равным с обеих сторон. Число 12 является общим кратным трех (3) и четырех (4), поэтому мы умножаем реакцию алюминия на четыре (4) и реакцию кислорода на три (3), чтобы получить по 12 электронов с обеих сторон. Теперь просто объедините реакции. Обратите внимание, что у нас по 12 электронов с обеих сторон, которые компенсируются. Последний шаг — объединить ионы алюминия и кислорода справа, используя метод перекрестного умножения: Позаботившись о количестве атомов, вы должны получить: Одним из наиболее полезных вычислений в окислительно-восстановительных реакциях является уравнение Нернста .Это уравнение позволяет рассчитать электрический потенциал окислительно-восстановительной реакции в «нестандартных» ситуациях. Существуют таблицы, показывающие, какое напряжение или потенциал может производить или потреблять реакция. Эти таблицы, известные как стандартные таблицы потенциалов, создаются путем измерения потенциала в «стандартных» условиях, при давлении 1 бар (± 1 атм), температуре 298 ° K (или 25 ° C, или комнатной температуре) и концентрация 1,0 М для каждого из продуктов. Этот стандартный потенциал, или E °, можно скорректировать с помощью фактора, который включает фактическую температуру реакции, количество переносимых электронов и концентрации окислительно-восстановительных реагентов и продуктов.Уравнение: Возможно, лучший способ понять это уравнение — это привести пример. Предположим, у нас есть такая реакция: Fe (s) + Cd 2+ (водн.) ——> Fe 2+ (водн.) + Cd (s) В этой реакции железо (Fe) окисляется до иона железа (II), а ион кадмия (Cd 2+ ) в водном растворе восстанавливается до твердого кадмия. Возникает вопрос: как ведет себя эта реакция в «нестандартных» условиях? Первое, на что нужно ответить — как он себя ведет в стандартных условиях? Нам нужно посмотреть на стандартный потенциал каждой полуреакции, а затем объединить их, чтобы получить чистый потенциал реакции.Две (2) полуреакции: Fe 2+ (водн.) + 2 e — ——> Fe (s), E ° = -0,44 V Cd 2+ ( водн.) +2 e — ——> Cd (s), E ° = -0,40 В Обратите внимание, что обе полуреакции показаны как редукции — разновидность приобретает электроны и принимает новую форму. Но в полной реакции, описанной выше, Fe окисляется, поэтому половину реакции необходимо обратить вспять. Проще говоря, потенциал для полуреакции железа теперь составляет 0,44 В. Чтобы получить потенциал для всей реакции, мы складываем две (2) полуреакции, чтобы получить 0.04 В для стандартного потенциала. Теперь возникает вопрос: каков полный потенциал (в вольтах) нестандартной реакции? Предположим снова, что у нас есть такая же реакция, за исключением того, что теперь у нас есть 0,0100 M Fe 2+ вместо стандартных 1,0 M. Нам нужно использовать уравнение Нернста, чтобы помочь нам вычислить это значение. Если вы перейдете к Калькулятору полуреакции окислительно-восстановительного потенциала, вы должны заметить, что реакция выбрана, и соответствующие значения введены в поля. Поскольку у нас нет никаких видов «B» или «D», мы ввели ноль для их концентраций.Концентрация твердого Fe составляет 1,0 M (фактически, концентрации твердых веществ и растворителей (жидкостей) не входят в уравнение Нернста, но мы установили их равными 1,0, чтобы математика работала). Если вы нажмете кнопку «Оценить», вы должны узнать, что стандартный потенциал равен -0,44 В, а нестандартный потенциал равен -0,5 В. Если вы прокрутите калькулятор вниз, вы можете ввести 0,5 в качестве первой полуреакции. Мы снова меняем знак, поскольку мы фактически обращаем реакцию Fe в обратную сторону Снова с помощью калькулятора рассчитаем нестандартный потенциал реакции Cd.Предположим, теперь у нас есть концентрация Cd 2+ 0,005 M, каков его потенциал? Калькулятор должен выдать стандартный потенциал -0,4 В и нестандартный потенциал -0,47 В. Поместите это значение в поле для второй полуреакции, затем нажмите «Оценить». Вы должны знать, что чистый нестандартный потенциал составляет 0,03 В, что немного меньше, чем значение чистого стандартного потенциала. Поскольку это значение меньше чистого стандартного потенциала 0,04 В, в этой реакции меньше склонности к переносу электронов от реагентов к продуктам.Другими словами, будет меньше окисляться железа и восстановиться кадмий, чем при стандартных условиях. Проверьте использование калькулятора окислительно-восстановительного потенциала, рассчитав чистый стандартный потенциал для этой реакции: 2 Ag + (водный, 0,80 M) + Hg (l) ——> 2 Ag (s) + Hg 2 + (водн., 0,0010M) Ответ: 0,025 В. Поскольку значение положительное, реакция будет работать с образованием указанных продуктов. Отрицательные значения потенциала указывают на то, что реакция имеет тенденцию оставаться в качестве реагентов, а не образовывать продукты.Чистый стандартный потенциал для этой реакции составляет 0,01 В — поскольку нестандартный потенциал выше, в этой реакции будут образовываться продукты, чем в стандартной реакции. Свободная энергия и стандартный потенциал также могут быть связаны следующим уравнением: Где: ΔG = изменение свободной энергии n = количество родинок Если реакция спонтанная, она будет иметь положительное значение E o , отрицательное ΔG и большое значение K (где K — константа равновесия — это более подробно обсуждается в разделе кинетики). Энергия, выделяющаяся в любой спонтанной окислительно-восстановительной реакции, может использоваться для выполнения электрических работ с помощью электрохимической ячейки (устройства, в котором перенос электронов вынужден идти по внешнему пути, а не напрямую между реагентами. Подумайте о реакции между цинком и медью. Вместо того, чтобы помещать кусок цинка непосредственно в раствор, содержащий медь, мы можем сформировать ячейку, в которой твердые частицы цинка и меди помещаются в два разных раствора, таких как нитрат натрия.Два твердых тела называются электродами. Анод — это электрод, на котором происходит окисление и теряется масса, тогда как катод является электродом, где происходит восстановление и увеличивается масса. Два электрода соединены цепью, а два (2) раствора соединены «солевым мостиком», который позволяет ионам проходить через них. Анионы — это отрицательные ионы, и они движутся к аноду. Катионы — это положительные ионы, и они движутся к катоду. Ниже представлена ​​схема электрохимической ячейки с цинком и медью, действующими в качестве электродов. Внешний электрический ток, подключенный к электрохимической ячейке, заставит электроны двигаться назад. Этот процесс называется электролизом. Это используется, например, для изготовления чего-нибудь позолоченного. Вы бы поместили медь в раствор с золотом и добавили бы ток, который заставляет ионы золота связываться с медью и, таким образом, покрывать медь. Время, ток и количество электронов определяют, сколько «покрытия» происходит. Ключ к решению проблем электолиза — это научиться преобразовывать единицы измерения.Полезная информация: 1 А = 1 Кл / сек; 96 500 кулонов могут произвести один (1) моль e — ; количество необходимых электронов определяется зарядом иона Пример проблемы: если вы пытаетесь покрыть полосу алюминием, и у вас есть ток 10,0 А (ампер) в течение одного часа, какая масса Al образуется? Решение этой проблемы предполагает длительный процесс преобразования единиц: Практика окислительно-восстановительной задачи: сбалансировать следующую окислительно-восстановительную реакцию в кислотном растворе: S (s) + NO 3 — (водный раствор) -> SO 2 (г) + NO (г) Доступен редокс-раствор. Практическая задача электролиза: Для удаления всего серебра из 0,250 л раствора, содержащего Ag + , требуется 2,30 мин при токе 2,00 А. Author: alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт 2019 © Все права защищены. Карта сайта