Тема 9. Окисно-відновні реакції. Перетворення речовин, яке виражається в зміні їх складу і властивостей і відбувається внаслідок їх взаємодії між собою або в результаті дії на них різних

Перетворення речовин, яке виражається в зміні їх складу і властивостей і відбувається внаслідок їх взаємодії між собою або в результаті дії на них різних видів енергії, називають хімічною реакцією.

При вивченні хімічних реакцій необхідно розрізняти поняття „валентність” елемента і його „ступінь окиснення”.

Кількісно валентність визначається числом хімічних зв’язків, утворених атомом. Валентність не враховує електронегативність атомів, зв’язних з даним атомом. Але в сполуках електрони, які утворюють хімічний зв’язок, можуть бути зміщені або частково (у випадку речовин з полярним ковалентним зв’язком), або майже повністю (у випадку утворення йонного зв’язку) від атомів одних елементів до інших. У відповідності з цим було введене поняття ступеня окиснення.

Ступінь окиснення характеризує розподіл електронної густини між зв’язаними атомами. Якщо зв’язані однакові атоми (різниця електронегативностей ∆ЕН =0), то електронна густина зв’язуючих їх електронних пар рівномірно розподілена між ними, і ступінь їх окиснення дорівнює нулю. Якщо ж зв’язані різні атоми (∆ЕН ­0), то електронна густина зміщена до атома з більшою електронегативністю.

Ступінь окиснення вимірюється числом частково або повністю зміщених електронних пар від атома одного елемента до іншого в складній сполуці.

Число притягнутих атомом електронних пар визначає величину його від’ємного ступеня окиснення, число відтягнутих від атома електронних пар – величину його додатнього ступеня окиснення.

Отже, ступінь окиснення – це той електричний заряд, який виникає на атомі в результаті зміщення електронних пар від атома з меншою електронегативністю до атома з більшою електронегативністю.

Можна дати і інше визначення цього поняття: ступінь окиснення – це той умовний заряд атома в сполуці, який обчислений, виходячи з припущення, що речовина складається тільки з йонів.

В більшості сполук ступінь окиснення Оксигену дорівнює – 2 (винятки OF₂, де ступінь окиснення Оксигену +2 і пероксиди Н₂О₂, Na₂O₂, де ступінь окиснення – 1).

Для Гідрогену в сполуках характерний ступінь окиснення +1 (виняток – гідриди металів NaH, CaH₂, де ступінь окиснення Гідрогену – 1).

В молекулах простих речовин ступені окиснення атомів дорівнюють нулю.

Ступінь окиснення атомів в простих йонних сполуках за знаком і величиною дорівнює електричному заряду йону. Наприклад, K⁺¹Cl^{- 1}.

Якщо молекула утворюється за рахунок ковалентного зв’язку, то ступінь окиснення більш електронегативного атома має знак (-), а менш електронегативного (+). Наприклад, S⁺⁴O₂^-2.

Алгебраїчна сума ступенів окиснення атомів в сполуці дорівнює нулю, а в складному йоні – заряду йона. Виходячи з цього, можна легко визначити ступінь окиснення атомів в складних сполуках. Наприклад, для визначення ступеня окиснення Нітрогену в нітратній кислоті позначимо його ступінь окиснення через х і, помноживши відомі ступені окиснення Гідрогену (+1) і Оксигену (-2) на число їх атомів в сполуці, складемо рівняння: (+1) ^. 1 + х + + (-2) ^. 3 = 0. З цього рівняння знайдемо, що х = +5.

Обчислимо ступінь окиснення Мангану в складному йоні MnO₄^-. Сума всіх ступенів окиснення має дорівнювати заряду йона. Тоді ступінь окиснення визначимо з рівняння: х + (-2) ^. 4 = -1, х = +7. Атоми багатьох елементів в сполуках можуть мати різні ступені окиснення. Наприклад, ступінь окиснення Нітрогену може змінюватись від –3 до +5:

Ступінь окиснення може бути виражений і дробовим числом. Наприклад, ступінь окиснення Мангану в Mn₃O₄ дорівнює +8/3.

Дата добавления: 2015-05-24