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氧化還原反應(yīng)的基本概念

銅臭 / 2022-07-22

氧化還原反應(yīng)最初的含義是指物質(zhì)與氧化合和從化合物中奪取氧的反應(yīng)。例如鎂的氧化反應(yīng)和氫氣還原氧化銅的反應(yīng):

廣義的氧化還原反應(yīng)是指反應(yīng)物元素氧化值發(fā)生改變的反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)中元素氧化值改變的實質(zhì)是反應(yīng)物之間發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移。某元素失去電子，氧化值升高，這個過程稱為氧化;另一元素得到電子，則氧化值降低，這個過程稱為還原。因此，上述反應(yīng)可以進一步用電子得失來說明:在上述第一個反應(yīng) 中，鎂元素由于失去兩個電子，氧化值就由0升到+2，鎂被氧化;而氧元素由于得到兩個電子，氧化值就由0降到-2,氧被還原。反應(yīng)中發(fā)生了電子得失，電子由鎂向氧轉(zhuǎn)移。在第二個反應(yīng)式中，氫元素失去了一個電子，氧化值由0升到+1,氫被氧化;而銅元素得到兩個電子，氧化值由+2降到0，銅離子被還原，在反應(yīng)時電子由H?向Cu²?轉(zhuǎn)移。即

氧化與還原過程必然是同時發(fā)生的。在反應(yīng)中，一物質(zhì)失去電子，必須同時使另一物質(zhì)獲得電子，也就是說有氧化值升高的物質(zhì)，必同時使另一物質(zhì)的氧化值降低。這種本身被氧化而使另一物質(zhì)還原的物質(zhì)，稱為還原劑。同樣，得到電子的物質(zhì)(即氧化值降低)，必同時使另一物質(zhì)失去電子(氧化值升高)。這種本身被還原而使另-物質(zhì)氧化的物質(zhì)，稱為氧化劑。例如聯(lián)氨與水中溶解氧的反應(yīng):

氧元素(O?)得到電子，氧化值由0降到-2,故O?是氧化劑;N?H?中的氦元素(N)失去電子，氧化值由-2升高到0,故N?H?是還原劑。

凡能失去電子的物質(zhì)，都可以做還原劑。還原劑越易失去電子，其還原能力就越強。常用的還原劑有:

(1)容易失去電子的活潑金屬，如Na、Zn、Mg和Mn等;

(2)低價的金屬離子，如Sn²?和Fe²?等;

(3)低價或較低價的含氧化合物，如SO?、H?C?O?、Na?SO?和CO等。

凡能接受電子的物質(zhì)，都可以作氧化劑。氧化劑越容易接受電子，其氧化能力就越強。常用的氧化劑有:

(1)容易獲得電子的非金屬單質(zhì)，如CI?、 Br?、O?和O?等;

(2)高價的金屬離子，如Fe³?、 Sn??和Cu²?等;

(3)高價或較高價的含氧化合物，如MnO?、 KMnO?、K?Cr?O?、KCIO?、 H?O?、HNO?和HCIO?等。

某元素形成各種不同氧化值的化合物時，具有最高氧化值的化合物可用作氧化劑;具有最低氧化值的化合物可以用作還原劑;介于最高和最低氧化值之間的化合物，根據(jù)反應(yīng)的具體條件既可作氧化劑，又可作還原劑。例如H?O?中氧的氧化值為1, 介于氧的最高氧化值(0)和最低氧化值(-2)之間，所以它既可作為氧化劑也可作為還原劑，但一般主要是用作氧化劑。例如H?O?在下列反應(yīng)中:

H?O?+2HI=I?+2H?O

H?O?+Cl?=2HCl+O?↑

前一反應(yīng)的H?O?作為氧化劑(氧的氧化值從-1→- 2)，后一反應(yīng)的H?O?作為還原劑(氧的氧化值從-1→0)。這是因為HI是較強的還原劑，Cl?是較強的氧化劑，當H?O?與較強的還原劑作用時，顯氧化性，和較強的氧化劑作用時，叉顯還原性。此外，反應(yīng)條件——如濃度、溫度和溶液的酸、堿性等，也會影響氧化劑和還原劑的氧化還原能力。關(guān)于氧化還原能力的大小，將在原電池一章中討論。

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