Окислительно-восстановительными реакциями называются такие реакции, при которых изменяется степень окисления элементов.
Степень окисления элемента в соединениях определяется числом валентных электронов, участвующих в образовании химической связи данного элемента.
Степень окисления элемента считается положительной (Эn+), если при образовании химической связи атом этого элемента передает свои n электронов окружающим его атомам других элементов.
Степень окисления элемента считается отрицательной (Эn-), если при образовании химической связи атом этого элемента получает n электронов от окружающих его атомов других элементов.
Коротко — степень окисления элемента — это его валентность с учетом знака.
Все элементы 1-3 групп таблицы Менделеева при образовании химической связи отдают свои валентные электроны атомам других элементов, поэтому они всегда проявляют положительную степень окисления (Э+-Э3+). Пример: NaCl, CaCl2, AlCl3.
Все элементы 4-8 групп могут достраивать свою электронную оболочку до 8 за счет атомов других элементов (и тогда они проявляют отрицательную степень окисления Эт- пример-NH3) или передавать свои валентные электроны в пользование окружающих их атомов других элементов (и тогда они проявляют положительную степень окисления Эт+ пример-HNO3).
В простых веществах степень окисления всякого элемента равна 0.
Постоянную степень окисления имеют щелочные металлы (+1), щелочноземельные металлы (+2), фтор (-1). Для водорода в большинстве соединений характерна степень окисления +1, (а в гидридах металлов и в некоторых других соединениях она равна -1). Степень окисления кислорода, как правило, равна -2 (и только в OF2 она равна +2, а в H2O2 -1).
Если при образовании химической связи элемент теряет электроны, то говорят, что он окисляется.
Если при образовании химической связи элемент приобретает электроны, то говорят, что он восстанавливается.
Потеря электронов — окисление, получение электронов — восстановление. Количество теряемых электронов одного элемента всегда должно равняться количеству приобретаемых электронов другого элемента (закон сохранения заряда). Сущность окислительно-восстановительной реакции можно отразить схемой
окислитель + восстановитель = новый окислитель + новый восстановитель
Вещество, в состав которого входит окисляющийся элемент, называется восстановителем (Red).
Вещество, в состав которого входит восстанавливающийся элемент, называется окислителем (Ox).
Окислительно-восстановительную реакцию можно записать в общем виде так
Ox1 + Red1 + (H2O, OH-, H+)= Ox2 + Red2+ (H2O, OH-, H+)
В скобках указаны частицы, с участием которых, как правило, протекает большинство окислительно-восстановительных реакций в водных растворах. Поэтому при уравнивании окислительно-восстановительных реакций к обеим частям уравнения прибавляют ионы водорода или молекулы воды, если среда кислая или нейтральная, и ОН- ионы или молекулы воды для щелочных растворов.
Все свободные металлы способны, хотя и в различной степени, проявлять только восстановительные свойства. Если металлу присущи несколько степеней окисления, то восстановительные свойства они проявляют в низшей степени окисления, например, Fe2+, Sn2+, Cr2+, Cu+. Металлы в высшей степени окисления (равной номеру группы), или близкой к ней проявляют только окислительные свойства.
В качестве восстановителей в промышленности используются водород, углерод (в виде угля или кокса) и окись углерода, а также Al, Mg, Na, K, Zn и некоторые другие металлы.
К сильным окислителям принадлежат неметаллы 6 и 7 групп. На практике в качестве окислителей часто используют кислород, хлор и бром, перекись водорода, хлораты (KClO3) и перхлораты (KClO4), перманганаты (KMnO4) и хроматы (Na2CrO4) или бихроматы (K2Cr2O7) и т.д.
Некоторые элементы в промежуточной степени окисления обладают окислительно-восстановительной двойственностью, т.е. с окислителями способны проявлять себя как восстановители, а с восстановителями ведут себя как окислители. В качестве примера может служить азотистая кислота
3KNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5KNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
2HNO2 + H2S = 2NO + S + 2H2O
Вещества, содержащие элемент в промежуточной степени окисления, обладают в ряде случаев еще одним характерным свойством- способностью вступать в реакцию самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования). Пример:
Cl2 + H2O = HCl+HClO
Некоторые вещества в определенных условиях (обычно при нагревании) претерпевают внутримолекулярное окисление-восстановление. Пример:
2H2O = 2H2 + O2
NH4NO2 = N2 + 2H2O
[Е1] ®SO42- (бесцветный)
Ваша оценка?