Типы окислительно-восстановительных реакций (ОВР)

Роль окислительно-восстановительных реакций

В метаболизме

Выполнила: студентка I курса

лечебного факультета

группы 124

Борисова Злата

 

Гомель 2016

Содержание:

1.	Основные понятия. Типы окислительно-восстановительных реакций (ОВР)
2.	Обмен веществ и энергии, или метаболизм.
	Пластический и энергетический обмен надо набирать вручную (см. с.113-114 Основы мед.знаний)
3.	Виды обмена веществ (можно о нем и не говорить, реферат и так большой): ОБМЕН БЕЛКОВ ОБМЕН ЖИРОВ ОБМЕН УГЛЕВОДОВ ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН ВИТАМИНЫ
4.	Распад и окисление органических веществ в клетках надо набирать вручную (см. с.124-125 Основы мед.знаний) рис. Главные фазы выделения энергии в процессах обмена веществ
5.	Роль окислительно-восстановительных реакций в метаболизме

Литература:

М.В. Ермолаев. Биологическая химия. – Москва «Медицина», 1974.

К.Ф. Сорвачев. Биологическая химия. – М., 1971.

И.В. Гайворонский, Г.И. Ничипорук, А.И. Гайворонский, С.В. Виноградов, «Основы медицинских знаний». – Спб., 2002.

Основные понятия.

Типы окислительно-восстановительных реакций (ОВР)

Окислительно-восстановительные процессы принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций и имеют огромное значение в теории и практике. Окисление-восстановление – один из важнейших процессов природы.

Дыхание, усвоение углекислого газа растениями с выделением кислорода, обмен веществ и ряд других химических процессов в основе своей являются окислительно-восстановительными реакциями.

 

Все химические реакций, происходящих в природе, можно разделить на 2 группы:

1.Реакции, протекающие без изменения СО (степени окисления) атомов, входящих в состав реагирующих веществ. К ним относятся

а) реакции обмена, например:

 

Ba ²⁺Cl^-₂ + K₂⁺S⁺⁶O^-2₄ = Ba⁺²S⁺⁶O^-2₄ ↓+ 2K⁺Cl^-

 

б) некоторые реакции соединения, разложения

 

NaOH + CO₂ = NaHCO₃

CaCO₃ =^t CaO + CO₂

 

Легко установить, что СО атомов в приведенных выше уравнениях до и после реакции осталась без изменения.

 

2. Реакции, сопровождающиеся изменением СО(степени окисления) атомов реагирующих веществ. К данному типу относятся реакции окисления-восстановления

а) реакции замещения

 

Cu SО₄(p) + Zn(k ) = Cu(k) + ZnSO₄(p) ΔG⁰₂₉₈ = -212кДж\моль

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂ ↑

 

б) некоторые реакции соединения, разложения

 

Ba + O₂ = 2BaO

NH₄NO₂ = N₂ +2H₂O

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O

S^-2- 6e = S⁺⁴ 2

O₂ + 4e = 2O^-2 3

 

Окислительно-восстановительные реакции – это реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Другими словами это реакции, связанные с передачей электронов от одних атомов к другим.

Окисление– процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом, степень окисления при этом повышается.

 

Ca – 2e^- = Ca⁺² H⁰₂ – 2e^- = 2H⁺

Восстановление – процесс присоединения электронов атомом, молекулой, ионом. Степень окисления при этом понижается.

 

Fe⁺³ + e^- = Fe²⁺ Cl⁰₂ + 2e^- = 2Cl^-

Восстановители – молекулы или ионы отдающие электроны, сами при этом восстановители окисляются.

Окислители – молекулы или ионы, присоединяющие электроны, во время реакции окислители восстанавливаются.

Окисление и восстановление протекают одновременно.

 

Cu⁰ + Hg⁺²(NO₃)₂ = Hg⁰ + Cu⁺²(NO₃)₂

Восстановитель Cu⁰ – 2e^- = Cu⁺² процесс окисления

Окислитель Hg⁺² + 2e^- = Hg⁰ процесс восстановления

 

Окислители – к ним относятся те простые вещества, элементы которых обладают высокой электроотрицательностью, т.е. неметаллы, например, F₂, O₂, Cl₂, Br₂, S и т.д.

Из сложных веществ, роль окислителей играют те вещества, которые содержат атомы неметаллов, имеющие высокие степени окисления

K ₂Cr⁺⁶₂O₇, KMn⁺⁷O₄, HN⁺⁵O₃, H₂S⁺⁶O₄, HCl⁺⁷O₄, K₂Cr⁺⁶O₄

Окислительные свойства, обусловливает не только атом с высокой степенью окисления, а весь анион. Ионы металлов и водорода также являются окислителями: Ag ⁺, Au³⁺, Cu²⁺, H⁺, Fe³⁺, и т.д.

Восстановители – относятся простые вещества, образованные элементами с низкой электроотрицательностью, т.е. все металлы и некоторые неметаллы (H₂, B, C). Наиболее активный восстановитель – франций. Из сложных веществ относятся те, которые содержат атомы с низкими степенями окисления: Fe⁺²Cl ₂, Cr₂⁺³(SO₄)₃, KCl^-1, H₂S^-2, N^-3H₃, H₂S⁺⁴O_3.

Вещества, содержащие элементы в промежуточных степенях окисления, могут выполнять как функции окислителей, так и восстановителей, т.е. обладают окислительно – восстановительной двойственностью. Например: ряд соединений азота с различными степенями окисления:

N ^-3H₃ - всегда восстановитель

N₂^-2H₄, N^-1H₂OH, N₂⁰, N₂⁺¹O, N⁺²O, N₂⁺³O₃, N⁺⁴O₂ – обладают окислительно – восстановительной двойственностью

N₂⁺⁵O₅ - всегда окислитель

Азот в степени окисления -3 – может быть только восстановителем, т.е. может только повышать степень окисления.

Азот в степени окисления +5 всегда окислитель, повысить степень окисления не может, может только понизить.

Об окислительно – восстановительных свойствах элементов и соединений можно судить, руководствуясь периодической системой Д. И. Менделеева. Растворы кислот более сильные окислители чем растворы их солей, причем окислительная активность кислот тем значительнее, чем выше их концентрация. Так KNO_3(p) почти не проявляет окислительных свойств (необходим очень сильный восстановитель), HNO₃ разб. является слабым окислителем, а HNO₃ конц. – один из наиболее энергичных окислителей.

 

В зависимости от того между какими атомами и в каких веществах происходит переход электронов все окислительно-восстановительные процессы можно разделить на 4 типа:

1) Межмолекулярные

2) Дисмутационные (диспропорционирования)

3) Внутримолекулярные

4) Компропорционированния (процесс обратный диспропорционированию)

1.Межмолекулярные реакции окислителения-восстановления – это реакции, в ходе которых переход электронов происходит между частицами различных веществ. В выше рассматриваемых реакциях окислитель и восстановитель находятся в разных веществах

 

Mn⁺⁴O₂ + 4HCl^-1 =^t Cl⁰₂↑ + Mn⁺²Cl₂ + 2H₂O

Mn⁺⁴ + 2e = Mn⁺² 1

2Cl^- - 2e = Cl₂ 1

2.Диспропорционирования (самоокисление-самовосстановление) – когда атомы или ионы одного и того и того же элемента, содержащиеся в одной молекуле, являются и окислителем и восстановителем.

 

4KCl⁺⁵O₃ =^t KCl^- + 3KCl⁺⁷O₄

Cl⁺⁵ – 2e = Cl⁷⁺ 3

Cl⁺⁵ + 6e = Cl^- 1

Диспропорционировать могут вещества, один из элементов которых находится в промежуточной степени окисления, т.к. степень окисления одной части атомов понижается за счет другой части таких же атомов, степень окисления которых повышается.

 

3.Внутримолекулярные – когда окислитель и восстановитель одно и тоже вещество, но изменяют степень окисления в нем атомы различных элементов.

 

1)(N^-3H₄)₂ Cr₂⁺⁶O₇ = N⁰₂ + Cr⁺₂³ O₃ + 4H₂O

2N^-3 -6e = N⁰₂ 1

2Cr⁺⁶ + 6e =2Cr⁺³ 1

2)2Hg⁺²O^-2 = Hg⁰ + O⁰₂

 

3)2КClO₃ = 2KCl^- + 3O₂

Cl⁺⁵ + 6e = Cl^- 1

2O₃ – 6e = 3O₂ 1

 

4.Компропорционированния– реакции, в которых участвуют два вещества, содержащие атомы одного и того же элемента в разных степенях окисления

Cu⁰ + Cu⁺²Cl₂ = 2Cu⁺¹Cl