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4.10:

氧化还原反应

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Oxidation-Reduction Reactions

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有些像是光合作用,燃烧和腐蚀这种会对生命造成一定重要性的过程 会落在氧化还原反应 的分类当中。氧化还原反应包含两种同时发生的过程:氧化和还原。氧化代表着相对应电 子的减少和增加氧化数,而还原则代表 相对应电子数的增加 和氧化数的减少。为了详记电子的作用,我们来用首字母简写 OIL RIG,也就是oxidation is losing,reduction is gaining来记。氧化还原是一个互补过程。在两个反应物间的氧化还原中,一个反应物失去电子而被氧化;而另一个反应物得到电子后被还原。来看看钾这种碱金属 和氯这种非金属的氧 化还原反应 这种中性钾原子失去一个电子后 而成为钾离子。因此钾被氧化,而且从中性离子 被充电成 一个带一正电的阳离子。而中性氯原子则得到电子后 成为氯离子。因此氯被还原后,从一中性离子 放电为一个带一 负电的氯离子。当钾献出一个电子后,它就成为还原剂。而当氯得到一个电子,就成为了氧化剂。这种氧化还原反应就形成了 氯化钾。就常理来说,碱金属或碱土金属和非金属之间的氧化还原反应,金属会被氧化 而非金属会透过电子转移 来被还原成离子化合物。这种虽然在金属或是非金属之见的反应是常见的,但并不一定都是如此。另一个在氧化还原反应当中的例子是 气态氯化氢的形成。在这里,氢和氯两种反应物都是非金属,因此不会有完整的电子转移。但相反的,氢和氯部分共享电子 或是所谓的正式电子转移。因此,在氯化氢的形成当中,氢被氧化而且 得到部分的正电荷,而氯 被还原,得到部分的负电荷。当两种氧化和还原反应都出现时,就是氧化还原反应。通常来说,氧化还原反应会 包含两个元素间部分电子转移 来形成所谓的共价化合物。

4.10:

氧化还原反应

氧化还原反应

地球大气中约有20%的分子氧O 2 ,一种化学反应性气体,在有氧生物的代谢以及许多塑造世界的环境过程中起着至关重要的作用。氧化一词最初用于描述涉及O 2 的化学反应,但其含义已演变为涉及广泛而重要的反应类别,称为氧化还原(redox)反应。 >

某些氧化还原反应涉及电子在反应物之间的转移以产生离子产物,例如钠和氯之间的反应以产生氯化钠:

Eq1

查看有关每种单独反应物的过程非常有帮助,也就是说,以称为半反应的方程式的形式表示每种反应物的命运:

Eq2

Eq3

这些等式表明,Na原子失去电子,而Cl原子(在Cl 2 分子中)获得电子,即 s 。所得离子的下标表示它们以固体离子化合物的形式存在。对于这种氧化还原反应,电子的损失和增益定义了发生的互补过程:

氧化=电子损失

还原=电子增益

在该反应中,钠被氧化,氯被还原。从更活跃的角度来看,钠起还原剂(还原剂)的作用,因为它为氯提供电子(或还原氯)。同样,氯也起氧化剂(氧化剂)的作用,因为它可以有效地去除钠中的电子(氧化)。

还原剂=被氧化的物种

氧化剂=被还原的物种

通常,氧化剂从还原剂获得电子,其自身被还原。氧化剂的电荷变得更负。类似地,还原剂使电子失去氧化剂,而自身被氧化。还原剂的电荷变得更正。

但是,某些氧化还原过程不涉及电子转移。例如,考虑一种类似于生成NaCl的反应:

Eq4

该反应的产物是共价化合物,因此不涉及明确意义上的电子转移。为了阐明该反应与上一个反应的相似性并明确定义氧化还原反应,已定义了一种称为氧化数的性质。

本文改编自 Openstax,化学2e,第4.2节:对化学反应进行分类。