Окислительно-восстановительные свойства вещества и степени окисления входящих в него атомов

Окислительно-восстановительные реакции

Степень окисления

Степень окисления (с-о) – это формальный заряд атома в соединении в предположении, что молекула состоит (построена) из ионов отдельных элементов.

С-о обозначается римскими цифрами с использованием знака «минус» и нуля.

Для определения степени окисления:

1) В простых веществах с-о равна 0

2) В целом молекула соединения электронейтральна – сумма с-о в молекуле равна 0

3) Заряд одноатомного иона равен степени окисления

4) Заряд многоатомного иона равен арифметической сумме с-о,

5) Степень окисления водорода обычно I, за исключ. гидридов металлов (-I)

6) С-о кислорода обычно –II, за искл. пероксидов (-I) и соединений со фтором

7) С.о фтора всегда –I

8) Макс. положительная с-о = № группы
макс. отрицательная с-о = № группы – 8

9) С-о щелочных металлов в соединениях равна I

10) С-о щелочноземельных металлов в соединениях равна II

11) У металлов в соединениях всегда положительная с-о

Примеры:

V₂^VO₅^-II; Na₂^IB₄^IIIO₇^-II; K^ICl^VIIO₄^-II;

N^-IIIH₃^I; K₂^IH^IP^VO₄^-II; Na₂^ICr₂^VIO₇^-II

Окислительно-восстановительными (ОВР) называются реакции, в ходе которых меняются степени окисления вещества.

Если считать, что электроны принадлежат какому-то атому, то при ОВР происходит перенос электронов с атома одного элемента на атом другого элемента – при этом происходят окисление и восстановление.

Окисление – отдача электронов.
С-о возрастает.

H₂⁰ - 2ē ® 2H^I

S^-II - 2ē ® S⁰

Al⁰ - 3ē ® Al^III

Fe^II - ē ® Fe^III

2Br ^-I - 2ē ® Br₂⁰

«Окисление» (устаревш. значение): взаимодействие с кислородом.

Восстановление – присоединение электронов. С-о понижается.

Mn^IV + 2ē ® Mn^II

S⁰ + 2ē ® S^-II

Cr^VI +3ē ® Cr^III

Cl₂⁰ +2ē ® 2Cl^-I

O₂⁰ + 4ē ® 2O^-II

Окислитель – присоединяет электроны,
с-о в реакции уменьшается.

Окислитель в ходе реакции восстанавливается

Восстановитель (van. taandaja) – отдает электроны, с-о в реакции возрастает;

Восстановитель в ходе реакции окисляется.

Окислители:

· Электроотрицательные элементы – галогены, кислород, Cl₂, Br₂, I₂, F₂, O₂, O₃;

· Соединения, содержащие атомы элементов с максимальной степенью окисления, K Mn^VII O₄, K₂ Cr^VI ₂O₇;

· Соединения, содержащие атомы элементов с промежуточной степенью окисления:
Н₂О₂, K N^III O₂

Восстановители:

· Соединения, содержащие атомы элементов с минимальной степенью окисления; Минимальная степень окисления у атомов металлов равна 0, для неметаллов - (n–8) (где n- номер группы в периодической системе).

· Соединения, содержащие атомы элементов с промежуточной степенью окисления, Cr³⁺, S ^IV O₃^2-, N ^III O₂^-

Важнейшие восстановители и окислители

Восстановители	Окислители
Металлы, водород, Углерод (уголь), Окись углерода (II) (CO); Сероводород (H2S); оксид серы (IV) (SO2); сернистая кислота H2SO3 и ее соли. Галогеноводородные кислоты и их соли. Катионы металлов в низших степенях окисления: SnCl2, FeCl2, MnSO4, Cr2(SO4)3. Азотистая кислота HNO2; аммиак NH3; гидразин NH2NH2; оксид азота(II) (NO). Катод при электролизе.	Галогены. Перманганат калия (KMnO4); манганат калия (K2MnO4); оксид марганца (IV) (MnO2). Дихромат калия (K2Cr2O7); хромат калия (K2CrO4). Азотная кислота (HNO3). Серная кислота (H2SO4) конц. Оксид меди(II) (CuO); оксид свинца(IV) (PbO2); оксид серебра (Ag2O); пероксид водорода (H2O2). Хлорид железа(III) (FeCl3). Бертоллетова соль (KClO3). Анод при электролизе.

Электроотрицательность элемента характеризует способность удерживать (притягивать) электроны. Чем больше значение электроотрицательности, тем сильнее удерживает элемент электроны – проявляются свойства неметаллов.

Окислительно-восстановительные реакции подразделяются:

§ Молекулярно-ионные реакции – окислитель и восстановитель находятся в различных веществах

S⁰ + O₂⁰ ® S^IVO₂^-II

S - восстановитель; O₂ - окислитель

Cu^IIO + C^IIO ® Cu⁰ + C^IVO₂

CO -??; CuO -??

Zn⁰ + 2H^ICl ® Zn^IICl₂ + H₂⁰­

?? - восстановитель;?? - окислитель

Mn^IVO₂ + 2KI^-I + 2H₂SO₄ ® I₂⁰ + K₂SO₄ + Mn^IISO₄ + 2H₂O

KI -??; MnO₂ -??.

2H₂S^-II + H₂S^IVO₃ ® 3S⁰ + 3H₂O

H₂S -??; H₂S^IVO₃ -??.

§ Внутримолекулярные реакции - окислитель и восстановитель находятся в одном веществе, в одной и той же молекуле.

Внутримолекулярные реакции протекают, как правило, при термическом разложении веществ, содержащих окислитель и восстановитель.

2KCl^VO₃^-II → 2KCl^-I + 3O₂⁰­

Cl^V - окислитель; О^-II - восстановитель

N^-IIIH₄N^VO₃ –^t°→N₂^IO­ + 2H₂O

N^V - окислитель; N^-III - восстановитель

2Pb(N^VO₃^-II)₂ → 2PbO + 4N^IVO₂ + O₂⁰­

N^V - окислитель; O^-II - восстановитель

Разложение дихромата аммония

(N^-IIIH₄)₂Cr₂^VIO₇ –^t°→ Cr₂^IIIO₃ + N₂⁰­ + 4H₂O

Cr^VI - окислитель; N^-III - восстановитель.

§ Реакция диспропорционирования или р. авто(само)окисления-восстановления – реакция, в которой один и тот же элемент является как окислителем, так и восстановителем.

Cl₂⁰ + 2KOH ® KCl^IO + KCl^-I + H₂O

3K₂Mn^VIO₄ + 2H₂O ® 2KMn^VIIO₄ + Mn^IVO₂ + 4KOH

3HN^IIIO₂ ® HN^VO₃ + 2N^IIO­ + H₂O

2N^IVO₂ + 2KOH ® KN^VO₃ + KN^IIIO₂ + H₂O