還原劑是在氧化還原反應(yīng)里,失去電子或有電子偏離的物質(zhì)。還原劑本身在廣義上說,也是抗氧化劑,具有還原性,被氧化,其產(chǎn)物叫氧化產(chǎn)物。還原與氧化反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的,即是說,還原劑在與被還原物進(jìn)行還原反應(yīng)的同時(shí),自身也被氧化,而成為氧化物.所含的某種物質(zhì)的化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑.
還原劑失去電子自身被氧化變成氧化產(chǎn)物,如用氫氣還原氧化銅的反應(yīng),氫氣失去電子被氧化變成水。還原劑在反應(yīng)里表現(xiàn)還原性。還原能力強(qiáng)弱是還原劑失電子能力的強(qiáng)弱,如鈉原子失電子數(shù)目比鋁電子少,鈉原子的還原能力比鋁原子強(qiáng)。含有容易失去電子的元素的物質(zhì)常用作還原劑,在分析具體反應(yīng)時(shí),常用元素化合價(jià)的升降進(jìn)行判斷:所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)為還原劑。
應(yīng)用在焊條及焊絲上,例如Mn,Si,Al,Ti及Zr等元素,可有效阻止氧的滲入使不致在焊道金屬中形成氧化物及氣孔。
常見的還原劑
(1)活潑的金屬單質(zhì)(如鈉,鎂,鋁,等)
(2)某些非金屬單質(zhì)(如H2 、C等)、非金屬陰離子及其化合物、低價(jià)金屬離子(如Fe2+)等 還原劑實(shí)驗(yàn)舉例:氫氣還原氧化銅、氧化鐵(H2+CuO=Cu+H2O ; 3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O); 炭還原氧化銅(C+2CuO=2Cu+CO2); 一氧化碳還原氧化銅、氧化鐵(CO+CuO=Cu+CO2 ; 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2)
典型還原劑
活潑的金屬單質(zhì),如Na,Al,Zn,Fe等.某些非金屬單質(zhì),如H2,C,Si等.元素(如C,S等)處于低化合價(jià)時(shí)的氧化物,如CO,SO2等.元素(如Cl,S等)處于低化合價(jià)時(shí)的酸,如HCl,H2S等.元素(如Fe,S等)處于低化合價(jià)時(shí)的鹽,如Na2SO3,FeSO4等.
在化合價(jià)有改變的氧化還原反應(yīng)中,化合價(jià)由低變高的物質(zhì)稱作還原劑,可做抗氧化劑,具有還原性,被氧化,其產(chǎn)物叫氧化產(chǎn)物。
還原劑是相對(duì)的概念,因?yàn)橥晃镔|(zhì)可能隨反應(yīng)物質(zhì)的不同,呈現(xiàn)還原劑或氧化劑的特性。
如:SO2+2HNO3→H2SO4+2H2O+NO2的反應(yīng)中中SO2是還原劑。 但在H2S+SO2→S+H2O中,SO2卻是氧化劑。
氧化還原反應(yīng)
氧化還原反應(yīng) (oxidation-reduction reaction, 也作redox reaction)是在反應(yīng)前后元素的化合價(jià)具有相應(yīng)的升降變化的化學(xué)反應(yīng)。在反應(yīng)過程中有元素化合價(jià)變化的化學(xué)反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)。這種反應(yīng)可以理解成由兩個(gè)半反應(yīng)構(gòu)成,即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。此類反應(yīng)都遵守電荷守恒。在氧化還原反應(yīng)里,氧化與還原必然以等量同時(shí)進(jìn)行。兩者可以比喻為陰陽之間相互依靠、轉(zhuǎn)化、消長(zhǎng)且互相對(duì)立的關(guān)系。有機(jī)化學(xué)中也存在氧化還原反應(yīng)。
氧化劑與還原劑區(qū)別
物質(zhì)與氧反應(yīng),生成氧化物的反應(yīng)叫做氧化反應(yīng)。 有含氧的化合物反應(yīng)不一定是氧化反應(yīng),比如如果生成的化合物雖然含氧,但不是氧化物的話,就不叫氧化反應(yīng),氧化反應(yīng)就是指化合價(jià)升高的反應(yīng)。 氧化、還原概念久已為人們所認(rèn)識(shí)和應(yīng)用了。人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)有一個(gè)過程,是逐步深化的。氧化反應(yīng)本來的意思是指燃料在空氣或氧氣里的燃燒,金屬的灼燒和銹蝕,生物的呼吸,等等。還原反應(yīng)被描述為從金屬礦石中提煉出金屬來,等等。所以得氧就是氧化反應(yīng),失氧就是還原反應(yīng)。但是,又發(fā)現(xiàn)在有些反應(yīng)里,氧化并沒有得氧,而是失去了氫。如硫化氫溶液暴露在空氣里跟氧氣反應(yīng),生成硫和水。 2H2S+O2=2H2O+2S 在這個(gè)反應(yīng)里,H2S的被氧化是失去了氫,氧氣的被還原卻是得到了氫。這樣,氧化、還原概念又有所擴(kuò)展,氧化反應(yīng)就是得氧或失氫,還原反應(yīng)就是失氧或得氫。這個(gè)概念雖然是淺顯的,但到今天也仍然沒有失去它的意義。許多有機(jī)化學(xué)的和生物化學(xué)的氧化還原反應(yīng)常常是更直接地以失氫、得氫來衡量,如在光合作用里,水的被氧化是失氫,二氧化碳的被還原是得氫。 氧化、還原的概念后來又進(jìn)一步擴(kuò)展到除氧氣以外的非金屬,如氯氣、硫等的反應(yīng)。FeCl2的溶液容易在空氣里被氧化為FeCl3,這是氧化反應(yīng)。 12FeCl2+6H2O+3O2=8FeCl3十4Fe(OH)3↓ 但是,F(xiàn)eCl2也很容易跟Cl2起反應(yīng),生成FeCl3。 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 研究了這二個(gè)反應(yīng)的實(shí)質(zhì),發(fā)現(xiàn)氧化、還原與電子轉(zhuǎn)移的關(guān)系。失去電子的反應(yīng)是氧化反應(yīng),得到電子的反應(yīng)是還原反應(yīng)。 氧化還原反應(yīng)必然同時(shí)發(fā)生的這一現(xiàn)象自然更深刻地被人們所認(rèn)識(shí)了,因?yàn)檫原劑失去的電子,必然同時(shí)為氧化劑所獲得。 對(duì)于離子化合物的氧化還原反應(yīng)來說,電子是完全失去或完全得到的。但是,對(duì)于共價(jià)化合物來說,在氧化還原反應(yīng)中,有電子的偏移,但還沒有完全的失去或得到,那么用氧化數(shù)來表示就更為合理。
例如 H2+Cl2=2HCl 這個(gè)反應(yīng)的生成物是共價(jià)化合物,氫原子的電子沒有完全失去,氯原子也沒有完全得到電子,只是形成的電子對(duì)偏離于氫,偏向于氯罷了。這樣,氧化數(shù)的升高就是氧化,氧化數(shù)的降低就是還原。在氧化還原反應(yīng)里,總的來說一種元素氧化數(shù)升高的數(shù)值總是跟另一種元素氧化數(shù)降低的數(shù)值相等。 氧化劑: 物質(zhì)的氧化性、還原性 氧化劑易于得到電子,具有氧化性。還原劑易于失去電子,具有還原性。所謂氧化性,是指具有氧化別的元素的能力,即奪取電子的能力;還原性是指具有還原別的元素的能力,即失去電子的能力。一般地說,強(qiáng)氧化劑,它的氧化性強(qiáng),自身易被還原;強(qiáng)還原劑,它的還原性強(qiáng),自身易被氧化。 金屬元素的原子易于失去電子,因此,它具有還原性。越活潑的金屬元素的單質(zhì),是越強(qiáng)的還原劑,具有越強(qiáng)的還原性。由此可見,元素的金屬性的強(qiáng)弱跟它的還原性強(qiáng)弱是一致的。常見金屬的活動(dòng)性順序,也就是還原性順序。 許多非金屬元素的原子易于得到電子,因此,它們具有氧化性。越活潑的非金屬元素的單質(zhì),是越強(qiáng)的氧化劑,具有越強(qiáng)的氧化性。由此可見,元素的非金屬性的強(qiáng)弱跟它的氧化性強(qiáng)弱是一致的。 由于元素的金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱分別跟元素的還原性、氧化性強(qiáng)弱相對(duì)應(yīng),因此,元素周期表反映元素金屬性、非金屬性變化規(guī)律的同時(shí),也反映出元素還原性、氧化性的變化規(guī)律。