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氧化还原反应中的电子转移

1920
Electrochemical cell experiment demonstrating electron transfer in redox reactions.

(图片仅供参考)

氧化还原(还原-氧化)反应涉及化学物质之间的电子转移。一种物质发生氧化(失去电子),而另一种物质发生还原(获得电子)。这两个过程总是同时发生。失去电子的物质是还原剂,获得电子的物质是氧化剂。这一基本概念是电化学和许多生物过程的基础。

氧化还原反应的概念源于早期对燃烧的研究。最初,燃素理论解释了这一概念,但安托万·拉瓦锡在18世纪末正确地指出了氧气在燃烧中的作用,为氧化作用奠定了基础。然而,现代的定义以电子转移为中心,这一概念直到1897年J·J·汤姆逊发现电子后才变得清晰。人们通常使用“OIL RIG”(氧化是失去电子,还原是获得电子)或“LEO the lion says GER”(失去电子氧化,获得电子还原)等口诀来记忆这些定义。

在任何氧化还原反应中,还原剂失去的电子总数必须等于氧化剂获得的电子总数,这符合电荷守恒定律。例如,在锌金属与铜(II)离子的反应中,[latex]Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)[/latex],锌原子失去两个电子被氧化成锌离子,而铜(II)离子获得两个电子被还原成铜金属。这里,锌是还原剂,铜(II)是氧化剂。这一简单的原理是无数自然和工业过程的基础,从铁生锈到电池发电都离不开它。

UNESCO Nomenclature: 2202
– Electrochemistry

类型

抽象系统

中断

Revolutionary

用法

广泛使用

前体

  • 燃素燃烧理论
  • 安托万·拉瓦锡的燃烧氧理论
  • JJ汤姆森发现电子
  • 原子理论的发展

应用程序

专利:

NA

潜在创新理念

  • 由局部细胞氧化还原电位激活的靶向药物输送系统
  • 可自我修复的防腐涂层,可再生其保护层
  • novel 催化剂 that use light to drive difficult redox reactions for green fuel production
  • 通过测量体液中的氧化还原失衡来检测疾病状态的生物传感器
  • 利用电化学氧化作用破坏污染物的先进水净化系统
  • 利用有机分子进行电网规模储能的氧化还原液流电池
  • 根据环境氧化还原条件改变颜色或特性的智能织物
  • 用于进行特定工业氧化还原转化的人工酶
相关术语:氧化还原、氧化、还原、电子转移、氧化剂、还原剂、电化学、化学反应。

历史背景

氧化还原反应中的电子转移

1916
1917
1918
1920
1920
1921
1922
1915-11
1916
1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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