Окислительно-восстановительные реакции ― это реакции‚ в которых происходит передача электронов от одного вещества к другому. В таких реакциях одно вещество окисляется‚ теряя электроны‚ а другое вещество восстанавливается‚ получая электроны. Типы окислительно-восстановительных реакций включают окисление атомов‚ ионов‚ соединений и молекул. Окисление атомов происходит‚ когда атомы теряют электроны. Например‚ в реакции ″2Na Cl2 -> 2NaCl″ атомы натрия окисляются из нулевого состояния в состояние с положительным зарядом. Окисление ионов происходит‚ когда ионы теряют электроны. Например‚ в реакции ″Zn Cu2 -> Zn2 Cu″ ионы меди(II) окисляются‚ теряя два электрона. Окисление соединений происходит‚ когда вещество теряет электроны в результате реакции. Например‚ в реакции ″4Fe 3O2 -> 2Fe2O3″ железо в соединении Fe окисляется‚ переходя в более высокую степень окисления. Окисление молекул происходит‚ когда молекулы теряют электроны. Например‚ в реакции ″4NH3 3O2 -> 2N2 6H2O″ молекулы аммиака окисляются до молекул азота.
Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций ⎻ это процесс балансировки реакций‚ чтобы количество электронов‚ передающихся в реакции‚ было равным. Существуют два основных метода балансировки⁚ метод электронного баланса и ионно-электронный метод. Метод электронного баланса основан на балансировке электронной передачи в реакции. Сначала определяются окислитель и восстановитель вещества‚ затем разрывается реакция на полуреакции‚ в каждой из которых прописывается передача электрона. Затем происходит суммирование полуреакций и балансировка остальных компонентов реакции. Ионно-электронный метод также основан на разделении реакции на полуреакции и балансировке количества электронов‚ передающихся из одной полуреакции в другую. Однако в этом методе используются ионы и их заряды‚ чтобы балансировать коэффициенты реакции. Окислительно-восстановительные системы представляют собой комбинацию окислителя и восстановителя‚ обмен электронами между которыми происходит во время реакции. Окислительно-восстановительные системы могут быть использованы в различных областях‚ включая электрохимию и металлургию. Изображение окислительно-восстановительных систем можно получить с помощью метода полуреакций. В этом методе реакции разделяются на две полуреакции‚ окислительную и восстановительную‚ и отображаются с помощью соответствующих химических уравнений. Это позволяет наглядно продемонстрировать процесс передачи электронов в реакции.
Окислительно-восстановительный (редокс-) потенциал является количественной характеристикой редокс-системы. Он показывает способность системы окислить или восстановить другое вещество. Редокс-потенциал измеряется в вольтах и может быть использован для предсказания направления окислительно-восстановительных реакций.
Уравнение Нернста связывает редокс-потенциал с концентрацией ионов в редокс-системе. Оно позволяет рассчитывать значение редокс-потенциала при различных условиях‚ включая разные концентрации веществ и температуры.