江西有色金属  2000, Vol. 14 Issue (3): 36-37
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有机化学中的氧化还原反应浅析[PDF全文]
张玲 , 曾春水     
南方冶金学院 南昌分校, 江西 南昌 330013
摘要:根据电负性大小确定有机物中原子的氧化数, 然后以氧化数的变化来判断氧化还原反应, 以及利用氧化数的大小来理解有机化学中的氧化还原概念和配平有机化学反应方程式。
关键词电负性    氧化数    氧化还原反应    
A simple analysis on the oxidoreduction of organic chemistry
ZHANG Lin , ZHEN Chun-shui     
Nanchang Branch of the Southern Metallurgy Institute, Nanchang 330013, Jiangxi, China
Abstract: According to high or low of the electronegativity to determine the number of oxide in atoms of organics, judge the oxidoreduction on the change of these numbers, understand the oxidoreductive concept in the organic chemistry and balance the reactive equation of organic chemistry on the numbers of oxide.
Key words: electronegativity    the number of oxide    oxidoreduction    

无机化学中的氧化还原反应, 是以化合物的电子转移角度来讨论的。在有机化学中, 通常把与氧化合或失去氢(或称加氧去氢)的反应称为氧化; 把与氢化合或失去氧(或称加氢去氧)的反应称为还原。氧化还原反应的本质是电子的得失或共用电子对的偏移, 而有机化学的氧化还原反应的不同之处是电子对偏移的程度不同。有机物大都为共价型化合物, 可在反应过程中把共价化合物里的电子对偏近的原子看作被还原, 则此物质为氧化剂; 把电子对偏离的原子看作被氧化, 则此物质为还原剂1 ~ 2。因此, 从广义上说:有机物的氧化反应还应包括C-H键上的氢原子被电负性较大的卤素、氧、硫、氮等原子或原子团的加成, 跟碳原子连接的上述原子或原子团的氧化和C -C键破裂放出二氧化碳等的反应。有机化合物的还原反应还应包括从有机化合物中脱去卤素、硫、氮等原子或原子团, 或该原子团的还原等反应。

电子对是否偏移及偏移程度大小, 主要取决于元素的电负性大小。笔者认为一个有机物的反应是否氧化还原反应, 与电负性联系起来就方便多了。考查及配平有机物氧化还原反应方程式的具体方法归纳如下。

1 电负性和氧化数的关系

在形成共价键的有机物分子中, 由于各元素的电负性是不同的, 电负性大的原子使成键电子对偏近, 电负性小的原子使成键电子对偏离。若把偏近其原子的电子对数称为氧化数, 则偏近电子对的原子的氧化数为负, 偏离电子对的原子的氧化数为正, 电子对不偏向任何一方的原子的氧化数为零。例如:相同两个原子形成的键。根据以上讨论, 就可以把有机物分子中各原子的氧化数计算出来, 有机物分子中常见元素电负性3, 见表 1, 部分有机物分子中C原子的氧化数, 见表 2

表 1 有机物分子中常见元素电负性
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表 2 部分有机物分子中C原子的氧化数
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2 氧化数的变化与氧化还原反应

有机化合物的氧化还原反应, 必定伴随氧化数的改变, 氧化数代数值升高的反应称为氧化反应。氧化数代数值降低的反应称为还原反应。根据以上定义, 试举例如下。

例1   甲烷在光的作用下与卤素的反应

C的氧化数:-4     -2 (-3, +1)

例2   在镍的催化下, 乙烯与H2反应

C的氧化数:-2 -2     -3 -3

例3   苯的磺化反应

2上的C原子氧化数:-1      +1

从例1可知甲烷中C原子的氧化数由-4升至-2, 氧化数升高了是氧化反应; 例2, 乙烯中C原子的氧化数由-2降至-3, 氧化数降低了是还原反应; 同理, 例3中苯的磺化反应属氧化反应。

3 氧化数的变化与氧化还原反应方程式的配平

配平有机物的氧化-还原反应方程式与配平无机物的氧化还原反应方程式相似, 将氧化数变化视为电子数得失, 根据氧化剂和还原剂在反应前后元素的氧化数(升降)变化相等来配平。

(1) 乙炔气体通入酸性高锰酸钾溶液:

(2) 乙烯气体通入酸性高锰酸钾溶液:

总之, 以元素电负性大小来确定有机物分子中的氧化数, 可以解决有机化学反应中氧化还原反应的电子得失和配平问题, 这对有机化学反应本质的理解有着广泛深刻的意义。

参考文献
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丁忠源, 丁明远. 有机化学反应规律[M]. 上海: 上海教育出版社, 1985: 133.
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〔美〕 F ·M门杰, L·曼德尔. 有机化学的电子解释〔M〕. 丁辰元, 陈韶译. 北京: 北京师范大学出版社, 1983. 23.
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北京师范大学, 等. 无机化学[M]. 北京: 人民出版社, 1987: 242.