Под электроотрицательностью атома понимают условную величину, характеризующую способность атома в химическом соединении притягивать к себе связующее электронное облако.
Валентностью элемента называют способность атомов образовывать химические связи. Количественно валентность определяется числом химических связей, образованных атомом.
Для характеристики состояния элементов в соединениях введено понятие «степень окисления». Под степенью окисления понимается воображаемый заряд атома в соединении, вычисленный, исходя из предположения, что соединение состоит из ионов. Определение степени окисления проводят, используя следующие правила:
1) степень окисления атома в простом веществе, например, в металле или в Н2, N2, Оз, равна нулю;
2) степень окисления атома в виде одноатомного иона в соединении, имеющем ионное строение, равна заряду данного иона;
3) в соединениях с ковалентными полярными связями отрицательный заряд относят к более электроотрицательному элементу;
4) алгебраическая сумма степеней окисления атомов в нейтральной молекуле равна нулю, в сложном ионе — заряду иона.
Большинство атомов в соединениях могут проявлять переменную степень окисления.
В качестве примера рассчитаем степень окисления азота в соединениях KNO2 и KNO3. Степень окисления водорода и щелочных металлов в соединениях равна +1, а степень окисления кислорода равна -2. Соответственно степень окисления азота равна:
KNO2 l+ х + 2×(-2) = 0; х = +3.
KNO3 1 + х + 3×(-2) = 0; х = +5.
Аналогичным способом можно определить степень окисления элементов в любых соединениях.
Максимальная для металлов и минимальная для неметаллов степени окисления имеют периодическую зависимость от порядкового номера элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, что обусловлено электронным строением атомов.
Любая окислительно-восстановительная реакция (ОВР) состоит из процессов окисления и восстановления.
Окисление — это отдача электронов атомами вещества, т. е. повышение степени окисления атома. В качестве примера рассмотрим реакцию окисления цинка:
Zn° — 2e ® Zn2+.
Как видно, степень окисления цинка повышается от 0 до +2. Вещества, отдающие свои электроны в процессе реакции, называют восстановителями. В данной реакции восстановителем является цинк. В результате реакции степень окисления элемента возрастает. Это значит, что вещество из восстановленной формы превращается в окисленную. Для приведенной реакции восстановленной формой вещества будет металлический цинк, а окисленной формой — ионы Zn2+.
К типичным восстановителям относятся простые вещества, атомы которых имеют малую электроотрицательность, например: металлы, водород, углерод, анионы, атомы которых находятся в низкой или низшей степени окисления, например: Сl-, Н2РО-, а также углеводороды, азотоводороды, бороводороды и др.
Восстановление — это присоединение электронов к веществу и понижение степени окисления атомов. Например, реакция вос-становленя иона Сu2+:
Сu2++2е ® Сu0.
Вещество, принимающее электроны, называется окислителем. В данной реакции окислителем будет ион Сu2+. В результате реакции степень окисления атомов понижается. Поэтому можно сказать, что вещество из окисленной формы превращается в восстановленную.
К типичным окислителям относятся простые вещества, атомы которых характеризуются высокой электроотрицательностью, например: галогены и кислород; соединения кислорода, например, пероксиды; соединения благородных газов, например, KrF6; катионы и анионы, содержащие атомы с высокой степенью окисления, например: Fe3+, Pb4+, Cr6+.
Раздельное протекание реакций окисления и восстановления происходит лишь в электрохимических процессах. В химических ОВР окисление и восстановление взаимосвязаны. В ходе ОВР восстановитель отдает свои электроны окислителю. Например, в реакции окисления углерода кислородом электроны перемещаются от углерода к кислороду:
C0 + O2-2 = C+4O2-2.
Ваша оценка?
