Окислители. 
Окислительно-восстановительные процессы

1) Окислители — простые вещества Окислительные свойства характерны для простых веществ, нейтральные атомы которых способны путем присоединения электронов переходить в отрицательно зараженные ионы с электронной структурой ближайшего благородного газа. То есть, это типичные неметаллы, их атомы обладают максимальными значениями относительной электроотрицательности.

Так, молекулы галогенов F₂, Cl₂, Br₂ и I₂, выступая в роли окислителей, превращаются в отрицательно заряженные ионы F^Ї, Cl^Ї, Br^Ї и I^Ї, причем от фтора F₂ к йоду I₂ окислительная способность уменьшается:

• 2F₂ + 2H₂O = 4HF + O₂;
• 5Cl₂ + Br₂ + 6H₂O = 10HCl + 2HBrO₃;

I₂ + H₂S = 2HI +S.

Если окисление галогенами происходит в кислой среде, то продуктами восстановления являются соответствующие галогеноводородные кислоты HF, HCl, HBr или HI. Если процесс протекает в щелочной среде, то получаются соли этих кислот — галогениды.

Кислород, сера и ее аналоги переходят в степень окисления (-2) и, в зависимости от реакции среды, кислород входит в состав Н₂О или ОН^Ї. А сера при повышенной температуре ведет себя как окислитель по отношению к водороду и металлам: продуктами ее восстановления являются сероводород и сульфиды металлов. К сильнейшим окислителям относится озон.

• 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O;
• 4FeSO₄ + O₂ + 2Н₂О = 4Fe (OH)SO₄;

Zn + S = ZnS.

2) Окислители — высшие оксиды, кислородсодержащие кислоты и их соли В состав таких окислителей обычно входят атомы элементов в высшей или одной из наиболее высоких степеней окисления, например KМnO₄, Mn₂O₇, K₂Cr₂O₇, CrO₃, HNO₃ любой концентрации, H₂SO₄ концентрированная, нитраты, кислородсодержащие кислоты галогенов HClO₃, HBrO₃, HClO и их соли. Также к сильным кислородсодержащим окислителям относятся оксиды марганца (+4) и свинца (+4).

Перманганат калия проявляет окислительные свойства за счет марганца (+7) и восстанавливается до различных продуктов в зависимости от кислотности среды. В кислой среде — до Mn²⁺ (степень окисления марганца +2), в нейтральной и слабощелочной среде — до MnO₂ (степень окисления марганца +4), в сильнощелочной — до манганат-иона MnO₄^2- (степень окисления марганца +6):

• 5K₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 6K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O;
• 3K₂SO₃ + 2KMnO₄ + H₂O = 3K₂SO₄ +2MnO₂ + 2KOH;

K₂SO₃ + 2KMnO₄ + 2KOH = K₂SO₄ +2K₂MnO₄.

Хромат и бихромат калия, действуя в качестве окислителей, в кислой среде восстанавливаются до трехзарядного катиона Cr³⁺, который в зависимости от прибавляемой кислоты образует соответствующие соли CrCl₃, Cr (NO₃)₃ или Cr₂(SO₄)₃. В щелочной среде могут получаться Cr (OH)₃ или [Cr (OH)₆]^3-.

K₂Cr₂O₇ + 3H₂S + 4 H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3S + K₂SO₄ + 7H₂O;

2K₂CrO₄ + 3K₂S + 8H₂O = 2K₃[Cr (OH)₆] +3S + 4KOH.

Оксиды свинца (+4) PbO₂ и марганца (+4) MnO₂ также являются сильными окислителями в кислой среде:

MnO₂ + 4 HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O;

5 PbO₂ + 2Mn (NO₃)₂ + 6HNO₃(разб.) = 5Pb (NO₃)₂ + 2HMnO₄ + 2H₂O.

Азотная кислота проявляет окислительные свойства за счет азота в степени окисления (+5), причем окислительная способность усиливается по мере увеличения концентрации кислоты. В концентрированном виде азотная кислота окисляет большинство неметаллов до их высшей степени окисления. Состав продуктов восстановления самой азотной кислоты зависит активности восстановителя и концентрации кислоты: чем активнее восстановитель и чем более разбавлена кислота, тем глубже протекает процесс восстановления атомов азота (+5):

концентрация кислоты уменьшается слева направо.

NO₂ NO N₂O N₂ NH₄⁺

Активность восстановителя возрастает слева направо

Чаще всего при восстановлении азотной кислоты получается смесь различных продуктов. Считается, что при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с неметаллами или с малоактивными металлами образуется преимущественно диоксид азота. При действии более разбавленной азотной кислоты на малоактивные металлы может получаться оксид азота (+2), а в случае активных металлов образуются оксид азота (+1) или свободный азот. Сильно разбавленная азотная кислота при взаимодействии с активными металлами может восстанавливаться даже до иона аммония.

P + 5HNO₃ = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O;

Ag + 2HNO₃ = AgNO₃ + NO₂ + H₂O;

• 3Cu + 8HNO₃ (35%) = 3Cu (NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O;
• 4Zn + 10HNO₃ (разб.) = 4Zn (NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O;
• 5Zn + 12HNO₃ (разб.) = 5Zn (NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O;
• 4Mg + 10HNO₃(очень разб.) = 4Mg (NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O.

Нитрат-ион проявляет окислительные свойства также и в щелочной среде, причем в растворах он восстанавливается до NH₃, а в расплавах до соответствующих нитритов:

• 4Zn + NaNO₃ + 7NaOH + 6H₂O = 4Na₂[Zn (OH)₄] + NH₃;
• 3KNO₃ + 2KOH +Fe = K₂FeO₄ +3KNO₂ + H₂O.

Концентрированная серная кислота проявляет окислительные свойства за счет атома серы в степени окисления (+6), который может восстанавливаться в зависимости от условий до SO₂ (степень окисления серы +4), до свободной серы (степень окисления 0) или до сероводорода H₂S (степень окисления -2). Состав продуктов восстановления определяется активностью восстановителя, соотношением количеств восстановителя и серной кислоты, температурой процесса и концентрацией серной кислоты. Чем активнее восстановитель, тем глубже протекает восстановление. Например, малоактивные металлы (медь, серебро и др.), бромоводород, некоторые неметаллы восстанавливают концентрированную серную кислоту до SO₂. Активные металлы (магний, цинк и т. п.) — до свободной серы или сероводорода. Иногда одновременно образуются все три продукта в различных соотношениях.

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O;

2HBr + H₂SO₄ = Br₂ + SO₂ + 2H₂O;

C + 2H₂SO₄ = CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O;

• 3Mg + 4H₂SO₄ = 3MgSO₄ + S + 4H₂O;
• 4Mg + 5H₂SO₄ = 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O.

Кислородсодержащие кислоты галогенов (например, HClO₃, HBrO₃, HClO) и их соли, выступая в качестве окислителей, чаще всего восстанавливаются до хлоридили бромид-иона (степень окисления галогена равна -1) в случае хлора и брома или до свободного йода (степень окисления равна 0).

6FeSO₄ + KClO₃ + 3H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + KCl + 3H₂O;

NaClO + 2HCl = Cl₂ + NaCl + H₂O;

HIO₃ + 5HI = 3I₂ + 3H₂O.

3) Окислитель — ион водорода Н⁺

Соединения, содержащие положительно заряженный ион водорода Н⁺, точнее, ион гидроксония Н₃О⁺ (вода, растворы «кислот-неокислителей», растворы щелочей), восстанавливаются до свободного водорода.

Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂;

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂;

Be + 2NaOH (конц.) + 2H₂O = Na₂[Be (OH)₄] + H₂.

4) Окислители — ионы металлов в их высших степенях окисления Ионы металлов в высоких степенях окисления (не всегда высших, например, Fe³⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Hg²⁺ и т. д.) выступая в роли окислителей, переходят чаще всего в ионы с более низкой степенью окисления.

• 2FeCl₃ + 3H₂S = 2FeS+ S + 6HCl;
• 2HgCl₂ + SnCl₂ = Hg₂Cl₂ + SnCl₄;

CuSO₄ + Fe = Cu + FeSO₄.