18.1
Как аккумулятор генерирует электричество для работы портативных устройств? Почему авокадо на срезе становится коричневым, а металл ржавеет под водой? Эти процессы вызваны определенными типами химических реакций, включающих перенос электрона от одного атома к другому.
Атом, теряющий электроны, окисляется, а атом, получающий электроны, восстанавливается. Эти реакции называются окислительно-восстановительными или ОВР и характеризуются изменением степени окисления одного или нескольких исходных веществ. Взаимодействие между магнием и концентрированной соляной кислотой является примером окислительно-восстановительной реакции.
Здесь магний окисляется до ионов магния 2, а протоны восстанавливаются до газообразного водорода. Простые химические уравнения легко сбалансировать. Однако, поскольку большинство уравнений ОВР сложны, количество потерянных и принятых электронов должно быть обосновано.
При уравновешивании уравнений ОВР необходимо соблюдать закон сохранения массы. Количество каждого элемента и любой прирост или потеря электронов должны быть сбалансированы с обеих сторон реакции;таким образом, если одно исходное вещество восстанавливается, другое должно окисляться. Для успешного уравновешивания окислительно-восстановительных уравнений используется метод полуреакций.
Рассмотрим реакцию перманганата с оксалатом. Для водных растворов кислот присвойте степени окисления и разделите реакцию на составляющие ее полуреакции. Затем сбалансируйте каждую полуреакцию, исключив водород и кислород.
Здесь марганец уже сбалансирован, но оксалату нужен коэффициент два;во-вторых, необходимо уравновесить атомы кислорода с добавлением молекул воды;и в-третьих, необходимо уравновесить атомы водорода, добавляя протоны, где это необходимо. Уравновесим заряды, добавив электроны. Поскольку марганец восстанавливается, со стороны исходных веществ добавляются пять электронов.
Наоборот, оксалат окисляется;таким образом, на стороне продукта добавляются два электрона. Умножьте полуреакции на целое число, чтобы количество добавленных электронов было равно. Наконец, добавьте и упростите сбалансированные полуреакции, исключив компоненты с обеих сторон, чтобы получить сбалансированную окислительно-восстановительную реакцию.
Для основных водных растворов процедура аналогична, но включает один дополнительный шаг. Здесь равное количество ионов гидроксила добавляется к обеим сторонам реакции для нейтрализации протонов перед суммированием сбалансированных полуреакций.
Электрохимия — это наука, участвующее в преобразовании электрических и химических реакций. Такие реакции называются восстановительно-окислительной или…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.