Восстановители и окислители

Группа восстановителей.

Восстановителями могут быть нейтральные атомы, отрицательно заряженные ионы неметаллов, положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления, сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в состоянии промежуточной степени окисления.

Нейтральные атомы. Типичными восстановителями являются атомы, на внешнем энергетическом уровне которых имеется от 1 до 3 электронов. К этой группе восстановителей относятся металлы, т. е. s-, d- и f-элементы. Восстановительные свойства проявляют и неметаллы, например водород и углерод (принадлежащие к s и p-элементам). В химических реакциях они отдают электроны согласно схеме:

Сильными восстановителями являются атомы с малым потенциалом ионизации. К ним относятся атомы элементов двух первых главных подгрупп периодической системы элементов Д. И. Менделеева (щелочные и щелочноземельные металлы), а также и др.

Как уже говорилось, в главных подгруппах периодической системы восстановительная способность нейтральных атомов растет с увеличением радиуса атомов. Так, например, в ряду более слабым восстановителем будет , а сильным — , который вообще является самым сильным восстановителем из всех элементов периодической системы.

Отрицательно заряженные ионы неметаллов. Отрицательно заряженные ирны образуются присоединением к нейтральному атому неметалла одного или несколько электронов:

Так, например, нейтральные атомы серы, иода, имеющие на внешних уровнях 6 и 7 электронов, могут присоединить (до октета) соответственно 2 и 1 электрон и превратиться в отрицательно заряженные ионы:

Отрицательно заряженные ионы являются сильными восстановителями, так как они могут при соответствующих условиях отдавать не только слабо удерживаемые избыточные электроны, но и электроны со своего внешнего уровня. При этом, чем более активен неметалл как окислитель, тем слабее его восстановительная способность в состоянии отрицательного иона. И наоборот, чем менее активен неметалл как окислитель, тем активнее он в состоянии отрицательного иона как восстановитель.

Восстановительная способность отрицательно заряженных ионов при одинаковой величине заряда растет с увеличением радиуса атома. Поэтому, например, в группе галогенов ион обладает большей восстановительной способностью, чем ионы и , а восстановительных свойств совсем не проявляет.

Восстановительные свойства отрицательно заряженных ионов галогенов зависят от характера среды. Окислительно-восстановительные реакции - протекают с образованием свободных галогенов, например:

или с образованием кислородных соединений галогенов, например:

Ярко выраженные восстановительные свойства сероводорода проявляются главным образом в кислой и нейтральной средах:

Слабее выражены восстановительные свойства сероводорода в щелочной среде:

В качестве восстановителей могут выступать ионы , и др. в таких соединениях, как (и в их солях), а также и др.

Положительно заряженные ионы металлов в низшей степени окисления. Ионы металлов в низшей степени окисления образуются из нейтральных атомов в результате отдачи только части электронов с внешней оболочки. Так, например, атомы олова, хрома, железа, меди и церия, вступая во взаимодействие с другими веществами, вначале могут отдать минимальное число электронов:

Ионы металлов в низшей степени окисления могут проявлять восстановительные свойства, если у них возможны состояния с более высокой степенью окисления:

Ион может отдать еще 3e и перейти в в щелочном растворе или в кислом растворе; ион может отдать 3e и перейти в . Ионы металлов в низшей степени окисления могут проявлять и окислительные свойства, но они у них выражены значительно слабее, чем восстановительные.

Сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в состоянии промежуточной степени окисления. Сложные ионы (или комплексные анионы), например , , проявляют восстановительные свойства, так как у них атомы серы, азота, мышьяка, хрома, железа находятся в состоянии промежуточной степени окисления и . Аналогичными свойствами обладают и некоторые молекулы, например , и другие, у которых атомы серы, углерода, азота, фосфора находятся также в промежуточной степени окисления.

В реакциях окисления — восстановления такие ионы и молекулы могут отдавать электроны окислителям и переходить в состояние более высокой степени окисления:

Ионы и другие, аналогичные им (как будет показано ниже), при взаимодействии с сильными восстановителями могут проявлять и окислительные свойства. Но они у них выражены относительно слабо.