Лекция 7. Окислительно-восстановительные реакции

Все химические реакции можно разделить на два типа: протекающие без изменения и с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.

К первому типу реакций (I) следует отнести реакции разложения, синтеза веществ, обмена, в т.ч. нейтрализации, комплексообразования:

СаСО₃ = СаО + СО₂ (I)

Реакции второго типа осуществляются за счет перераспределения электронной плотности (а иногда и полного перехода одного или нескольких электронов) между атомами реагентов, что проявляется в изменении степени окисления соотвествующих элементов. Например,

+1 -2 0 0

2Ag₂O = 4Ag + O₂

К окислительно-восстановительным (ОВР) относят реакции, в которых изменяются степени окисления одного или нескольких элементов. ОВР многочисленны и многообразны. Следует вспомнить понятие степень окисления (см. тему строение атома) и валентность.

Степень окисления – число, характеризующее формальный заряд атома элемента в соединении, вычисленный из предположения, что валентные электроны переходят к атомам с большей относительной элеткроотрицательностью (ОЭО) и что все связи между атомами в молекуле ионные. Принимает положительные, отрицательные и нулевое значения.

Валентность характеризует способность атомов образовывать химические связи с атомами других элементов. Имеет всегда положительное значение и изображается чертой (одна электронная пара).

В данном случае валентность совпадает со степенью окисления. Однако, это бывает не всегда. Например, в тиосерной кислоте H₂S₂O₃

Н₂, HF – валентность водорода равна 1 в обоих соединениях, а степени окисления 0 и +1.

Постоянную степень окисления имеют:

– атомы щелочных металлов в соединениях +1;

– атомы щелочноземельных металлов в соединениях +2;

– водород в бинарных соединениях с металлами (гидридах) –1, во всех остальных соединениях +1;

– кислород –2 (кроме пероксидов-соединений, содержащих группу –О–О–, где степень окисления –1);

– галогены в бинарных соединениях с металлами и водородом –1.

K⁺¹N^+ХO

+1+Х+3(–2)=0

Х= +5

При записи ОВР обычно показывают, сколько электронов отдано или приобретено в процессах окисления-восстановления.

Окислением называется процесс отдачи электронов атомами, ионами, молекулами. Частицы, отдающие электроны, называются восстановителями.

Ca^o - 2 → Ca⁺²,

Восстановление – процесс присоединения электронов атомами, ионами, молекулами. Частицы, присоединяющие электроны, называются окислителями.

Al⁺³ + 3 → Al⁰

Число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем.