Окислительно-восстановительные реакции и их роль в жизненных процессах. Перманганатометрия, ее применение в санитарно-гигиенических и клинических исследованиях.

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции (ОВР) — это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

В процессе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдаёт электроны, то есть окисляется; окислитель присоединяет электроны, то есть восстанавливается. Причём любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой единство двух противоположных превращений — окисления и восстановления, происходящих одновременно и без отрыва одного от другого.
Окисление Окисление - процесс отдачи электронов, с увеличением степени окисления.
При окисле́нии вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Атомы окисляемого вещества, называются донорами электронов, а атомы окислителя —акцепторами электронов.
В некоторых случаях при окислении молекула исходного вещества может стать нестабильной и распасться на более стабильные и более мелкие составные части (см. Свободные радикалы). При этом некоторые из атомов получившихся молекул имеют более высокую степень окисления, чем те же атомы в исходной молекуле.
Окислитель, принимая электроны, приобретает восстановительные свойства, превращаясь в сопряжённый восстановитель:
окислитель + e− ↔ сопряжённый восстановитель.
Восстановление Восстановле́нием называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.
При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение степени окисления элемента.

ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЯ, титриметрич. метод анализа, основанный на р-циях: + 8H⁺ + 5е 4H₂O + Mn²⁺ и + 4H₂O + Зе MnO₂ + 4OH^— (стандартные электродные потенциалы соотв. +1,52 и +0,57 В). Титрантом служит водный р-р KMnO₄, к-рый в чистом виде очень устойчив и долго хранится. Однако в присут. Mn(II) происходит р-ция: + 3Mn²⁺ + 2H₂O 5MnO₂ + 4H⁺, к-рая ускоряется диоксидом марганца и при понижении кислотности р-ра. Поскольку перманганат калия всегда содержит трудно удаляемые примеси, свежеприготовленный р-р KMnO₄ кипятят в течение часа, фильтруют через стеклянный фильтр и хранят в темных склянках, в защищенных от прямого солнечного света местах (т.к. на свету ускоряется разложение KMnO₄ на MnO₂ и O₂).

Для определения концентрации титранта используют р-ры с точно известным содержанием (стандартные р-ры) Na₂C₂O₄, As₂O₃ (в присут. ICl или KIO₃ в качестве катализатора), FeS0₄·(NH₄)₂SO₄·6H₂O и K₄[Fe(CN)₆]·3H₂O. Конечную точку титрования в перманганатометрии устанавливают обычно визуально безиндикатора по появлению или исчезновению окраски перманганат-иона (даже 2·10^-6 M р-р KMnO₄ имеет отчетливую розовую окраску), потенциометрически или амперометрически. При обратном титровании к исследуемому р-ру приливают р-р KMnO₄, избыток к-рого от-титровывают р-ром восстановителя, напр. щавелевой к-ты.

Перманганатометрию применяют для определения Fe(II), Sb(III), Mn(II), V(IV), W(V), U(IV), Tl(I), Cr(III), H₂O₂, H₂C₂O₄ и ее солей, арсенитов, гидразина и ряда орг. в-в (напр., хлоруксусной и пропионовой к-т в щелочной среде); обратным пермангана-тометрич. титрованием определяют восстановители, медленно реагирующие с KMnO₄, - иодиды, цианиды, родани-ды, фосфиты.

Перманганатометрию используют также для косвенных определений. Напр., концентрации очень сильныхвосстановителей, окисляющихся в обычных условиях растворенным кислородом, - Cr (II), V(II), Ti(III), Nb(III), Mo(III), Cu(I), Sn(II) и др. - устанавливают после их взаимод. с ионами Fe(III) по кол-ву образовавшихся ионов Fe (II), к-рые оттитровывают р-ром KMnO₄. Ионы таких металлов, как Ca, Cd, Zn, Pb(Il), Со, Ni, РЗЭ, определяют после их осаждения в виде оксалатов. К перманганатометрии часто относят обратное ферриметрич.титрование, в к-ром при определении окислителей (дихроматов, персульфатов, ванадатов, MnO₂, PbO₂, Pb₃O₄ и др.) их предварительно восстанавливают с помощью Fe(II), избыток к-рого оттитровывают р-ром KMnO₄.

37.Определение направления окислительно-восстановительных реакций по стандартным значениям ∆С- образования реагентов.

О направлении ОВР можно судить по изменению энергии Гиббса ∆ G. Если ∆ G < 0 – реакция возможна, если ∆ G > 0 - невозможна. Из термодинамики известно, что ∆ G = - n · F · E; E = φ_ок-ля -φ_в-ля или φ_ок-ля > φ_в-ля, что возможно при Е > 0 и ∆ G < 0.

Рассмотрим реакцию:

_.

Она состоит из двух полуреакций:

.

Т.к. φ_ок-ля > φ_в-ля, то возможно самопроизвольное протекание реакции слева направо.

2FeCl₃ + 2KJ → 2FeCl₂ + J₂ + 2KCl

Из всех возможных при данных условиях О.В.Р. в первую очередь протекает та, которая имеет наибольшую разность окислительно – восстановительных потенциалов.

О.В.Р. протекают в сторону образования более слабых окислителей и восстановителей из более сильных.

Качественное определение направления протекания окислительно-восстановительных процессов заключается в сравнении значений стандартных окислительно-восстановительных потенциалов различных редокс-пар. При этом исходят из следующих положений: