Восстановители

Восстанови́тели, вещества, отдающие электроны в окислительно-восстановительных реакциях. Относительная восстановительная способность двух и более веществ определяется путём сравнения изменений энергии Гиббса (${\displaystyle \Delta G_{p}^{0}}$) при реакциях этих веществ с одним и тем же окислителем, а в случае реакций с участием простых веществ – энергией Гиббса образования ${\displaystyle \Delta G_{\text{обр}}^{0}}$ продуктов окисления простого вещества (оксидов, галогенидов и т. п.). Чем больше ${\displaystyle \Delta G_{p}^{0}}$ или абсолютная величина ${\displaystyle \Delta G_{\text{обр}}^{0}}$, тем более активным восстановителем является данное вещество. Так, при обычных условиях в реакциях ${\displaystyle {{\ce {nM + mM'F_n -> nMF_m + mM'}}}}$ кальций – более активный восстановитель фторидов металлов (${\displaystyle \Delta G_{\text{обр}}^{0}}$ CaF₂ , отнесённая к одному атому фтора, составляет –584,2 кДж/моль), чем магний (–535,5 кДж/моль) и алюминий (–477,1 кДж/моль), но менее активный, чем литий (для LiF ${\displaystyle \Delta G_{\text{обр}}^{0}}$ –588,0 кДж/моль). В случае электрохимических реакций для сравнения восстановительной способности веществ используют стандартный электродный потенциал Е⁰ . Чем больше абсолютная величина Е⁰ полуреакции восстановления с участием данного вещества, тем более сильными восстановительными свойствами это вещество обладает.

К сильным восстановителям принадлежат щелочные и щёлочноземельные металлы, Al, Si, С, Н₂ и ряд других простых веществ, гидриды металлов и соединения, содержащие неметаллы с отрицательными степенями окисления ${\displaystyle (H_{2}{\overset {-2}{S}},{\overset {-3}{N}}H_{3},{\overset {-2}{N_{2}}}H_{4},{\overset {-3}{P}}H_{3}{\text{ и др.}})}$. Очень сильной восстановительной способностью обладают растворы, содержащие свободные или сольватированные электроны, например аммиачные растворы щелочных и щёлочноземельных металлов, а также атомарный водород.

Существуют вещества, которые в одной и той же окислительно-восстановительной реакции являются одновременно и восстановителем, и окислителями. В молекуле таких веществ содержатся атомы, отдающие и присоединяющие электроны.

В различных процессах одни и те же вещества могут быть восстановителями или окислителями, например вода в реакциях:

${\displaystyle {\ce {H_{2}O({\text{восстановитель}})+F_{2}->2HF+{\frac {1}{2}}O_{2}}}}$;

${\displaystyle {\ce {4H_{2}O({\text{окислитель}})+3Fe->Fe_{3}O_{4}+H_{2}}}}$.

Восстановители применяют: для восстановления железа из руд (С, Н₂ , водяной и пририродный газы, СО, пропан, бутан); при получении цветных и редких металлов в процессах металлотермии (С, Si, Al, Na, Ca, Mg, La); при выделении (цементации) цветных металлов из водных растворов их солей (Fe, Zn); при получении металлов их низших оксидов и галогенидов и при химическом осаждении металлов, нитридов и карбидов из газовой фазы (Н₂ , NH₃ , CH₄ и др.); при проведении различных химических процессов в растворах (SnCl₂ , FeSO₄ , H₂ SO₃ , N₂ H₄ , NH₂ OH, HCOOH, H₂ S и др.); в органическом синтезе (Н₂ , Na, Zn, Li[AlH₄ ], Na[BH₄ ], B₂ H₆ и др.); как проявляющие вещества в фотографии (гидрохинон, амидол, метол, фенидон и др.). В химических источниках тока восстановители (Li, Na, Zn, некоторые другие металлы, а также сплавы) входят в состав анодов.