Кількісні характеристики процесу дисоціації 3 страница

Приєднання атомом електронів називається відновленням, а сам атом та речовина, яка містить такий атом, – окисником.

Окисником в цій реакції є проста речовина кисень. Атоми-окисники, тобто атоми оксигену, відновлюються і їх ступінь окиснення понижується від “0” до “-2”.

Окисник є окисненою формою (Ох) речовини, яка під час перебігу реакції перетворюється у її відновлену форму (Red).

В цій реакції окиснена форма оксигену, тобто кисень, перетворюється у відновлену форму – алюміній оксид, в якій атоми оксигену набувають ступеня окиснення “-2”.

Будь-яку окисно-відновну реакцію можна охарактеризувати такою схемою:

Якщо позначити відновлену та окиснену форми однієї речовини – Red (I) та Ox (I), а іншої речовини – Red (II) та Ox (II), то схема окисно-відновної реакції має вигляд:

Треба пам’ятати, що ступінь окиснення атомів елемента в окисненій формі (Ox) більший за ступінь окиснення – у його відновленій формі (Red).

Коефіцієнти в рівняннях окисно-відновних реакцій розставляють за правилом електронного балансу: “Число електронів, що віддають всі атоми відновника, має дорівнювати числу електронів, що приєднують всі атоми окисника.”

Процеси окиснення та відновлення в окисно-відновних реакціях, тобто і в реакції, яка розглядається як приклад, зображують у вигляді електронних схем:

За правилом електронного балансу знаходимо коефіцієнти біля відновника та окисника: перед атомом алюмінію в простій речовині коефіцієнт дорівнює 4, а перед молекулою кисню – 3.

Отже, чотири атоми Al віддають 12 електронів, а три молекули O₂ приєднують ці 12 електронів.

Крім того, число атомів одного і того ж елемента у вихідних речовинах і в продуктах реакції має бути однаковим. Тому із зіставлення числа атомів алюмінію та оксигену у лівій і правій частинах рівняння знаходимо, що утворюється 2 молекули алюміній оксиду.

Остаточне рівняння реакції:

Правила, які дозволяють визначити, які речовини виявляють властивості тільки окисників, тільки відновників або як окисників, так і відновників:

1. Атоми елементів з найвищим ступенем окиснення здатні лише понижувати свій ступінь окиснення, тобто тільки приєднувати електрони. Такі атоми та речовини, у складі яких вони містяться, виявляють властивості тільки окисників.

2. Атоми елементів з найнижчим ступенем окиснення здатні лише підвищувати свій ступінь окиснення, тобто тільки віддавати електрони. Такі атоми та речовини, у складі яких вони містяться, виявляють властивості тільки відновників.

3. Атоми елементів з проміжним ступенем окиснення здатні і приєднувати, і віддавати електрони. Такі атоми та речовини, у складі яких вони містяться, можуть виявляти властивості як окисників, так і відновників.

Приклад 2. Виходячи зі ступеня окиснення атомів елементів, що підкреслені, та їх розташування в періодичній системі, визначте, які речовини виявлятимуть властивості тільки окисника, тільки відновника або як і окисника, так і відновника:

а) H I O₄, H I, H I O;

б) Pb, Pb O₂, Pb O.

Розв’язання. Розрахуємо ступінь окиснення атомів йоду та плюмбуму в наведених речовинах.

а)

+1+х+4·(-2)=0 +1+х=0 +1+х–2=0

х=+7 х=-1 х=+1

Елемент йод розташований в групі VII періодичної системи, отже, найвищим ступенем окиснення його атомів є “+7”. Тому атом йоду в молекулі HIO₄ може лише понижувати свій ступінь окиснення, тобто тільки приєднувати електрони, наприклад:

Отже, речовина HIO₄ виявлятиме властивості тільки окисника.

Оскільки елемент йод належить до неметалів, то найнижчий ступінь окиснення його атомів є негативним і дорівнює “8 – номер групи періодичної системи”, а саме, “–1”. Тому атом йоду в молекулі HI здатний тільки віддавати електрони, підвищуючи свій ступінь окиснення, наприклад:

Отже, речовина HI виявлятиме властивості тільки відновника.

В молекулі HIO міститься атом йоду з проміжним ступенем окиснення, тому він здатний і віддавати, і приєднувати електрони, наприклад:

Тому речовина HIO виявлятиме властивості і відновника, і окисника.

б)

Елемент плюмбум виявляє металічні властивості, тому найнижчий ступінь окиснення його атомів дорівнює “0”. Отже, атоми плюмбуму в простій речовині свинець здатні тільки підвищувати свій ступінь окиснення, тобто тільки віддавати електрони., наприклад:

Тому проста речовина свинець виявлятиме властивості лише відновника.

Оскільки елемент плюмбум знаходиться в групі IV періодичної системи, то найвищий ступінь окиснення його атомів дорівнює “+4”. Тому атом плюмбуму в оксиді PbО₂ здатний лише понижувати свій ступінь окиснення, тобто тільки приєднувати електрони, наприклад:

Отже, речовина PbО₂ виступає тільки як окисник.

Ступінь окиснення атома плюмбуму в оксиді PbО є проміжним, отже, атом плюмбуму зі ступенем окиснення “+2” може і приєднувати, і віддавати електрони, наприклад:

Тому речовина PbО виявлятиме властивості і відновника, і окисника.

Приклад 3. Виходячи зі ступеня окиснення атомів елементів, що підкреслені, та їх розташування в періодичній системі, визначте, чи можливі окисно-відновні реакції між наведеними в умові речовинами:

а) H Cl та K N O₂;

б) Fe та N H₃;

в) H₃ As O₄ та H₂ Te O₄

Розв’язання. Розрахуємо ступені окиснення атомів підкреслених елементів.

а)

+1+х+2·(-2)=0, х=+3

Елемент хлор є неметалом і знаходиться в групі VII періодичної системи, тобто найнижчий ступінь окиснення його атомів є негативним і дорівнює “8 – номер групи”, а саме, “–1”. Отже, атом хлору в молекулі HCl може лише підвищувати свій ступінь окиснення, тобто тільки віддавати електрони. Тому речовина HCl є відновником.

Елемент нітроген розташований в групі V періодичної системи і теж належить до неметалів. Найвищий ступінь окиснення його атомів дорівнює “+5”, а найнижчий – “–3”. Отже, атом нітрогену з проміжним ступенем окиснення “+3” в молекулі KNO₂ може і віддавати, і приєднувати електрони. Тому речовина KNO₂ може бути і окисником, і відновником, але під час взаємодії з речовиною HCl, яка є відновником, виявляє властивості окисника.

Таким чином, між речовинами HCl та KNO₂ окисно-відновна реакція можлива.

б)

Ступінь окиснення атомів феруму в простій речовині залізо, що дорівнює “0”, є для металів найнижчим. Отже, атоми феруму здатні лише підвищувати свій ступінь окиснення, тобто тільки віддавати електрони, Тому проста речовина залізо виявляє властивості тільки відновника.

Ступінь окиснення атома нітрогену “–3” в молекулі NH₃ теж є найнижчим, тобто цей атом може тільки віддавати електрони і речовина NH₃ є теж тільки відновником.

Тому окисно-відновна реакція між речовинами Fe та NH₃ неможлива.

в)

3·(+1)+х+4·(-2)=0 2·(+1)+х+4·(-2)=0

х=+5 х=+6

Оскільки ступені окиснення атомів арсену та телуру у сполуках чисельно дорівнюють номерам груп періодичної системи, в яких розташовані елементи, то розрахований ступінь окиснення атомів обох елементів є найвищим. Тому ці атоми здатні лише понижувати свої ступені окиснення, тобто тільки приєднувати електрони. Речовини, що містять ці атоми, виявляють властивості тільки окисників. Отже, окисно-відновна реакція між речовинами H₃AsO₄ та H₂ТеO₄ неможлива.

Дата добавления: 2015-05-23