Окислительно-восстановительные процессы

Реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагирующих веществ, вследствие перемещения электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим, называются окислительно-восстановительными. Под степенью окисления понимается условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна. Наиболее электроотрицательные элементы в соединениях имеют отрицательные степени окисления, а атомы с меньшей электроотрицательностью – положительные. Степень окисления – формальное понятие; в ряде случаев степень окисления не совпадает с валентностью.

Для вычисления степени окисления элемента следует учитывать следующие положения:

1. Степени окисления атомов в простых веществах равны нулю (Н₂⁰, В⁰, Na⁰. N₂⁰).

2. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы, всегда равна нулю, а в ионе – эта сумма равна заряду иона.

3. Постоянную степень окисления имеют атомы: щелочных металлов (+1), щелочноземельных металлов (+2), водорода (+1) (кроме гидридов металлов NaH, CaH₂ и др., где степень окисления водорода равна -1), кислорода (-2) (кроме F₂O и пероксидов, содержащих группу –О-О-, в которой степень окисления кислорода равна -1).

4. Для химических элементов положительная степень окисления не может превышать величину, равную номеру группы периодической системы Д.И. Менделеева, в которой находится элемент.

5. Низшая степень окисления металлов равна нулю, а неметаллов – номеру группы периодической системы, в которой находится элемент, за вычетом восьми (№ гр. – 8).

Следует отличать написание степени окисления элемента и заряда иона. При записи степени окисления элемента сначала указывают знак (+) или (-), а затем цифру, в то время как при записи иона – наоборот, сначала цифру, а потом знак.

Процесс отдачи электронов называется окислением. При этом степень окисления атомов элементов повышается. Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, называются восстановителями.

Н₂ – 2е^- = 2Н⁺

S^-2 – 2e^- = S процессы окисления

Al – 3e^- = Al⁺³

Процесс присоединения электронов называется восстановлением. При этом степень окисления элементов понижается. Атомы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями.

Mn⁺⁴ + 2е^- = Mn⁺²

Cl₂ + 2е^- = 2Cl^- процессы восстановления

Cr⁺⁶ + 3e^- = Cr⁺³

Соединения, содержащие атомы элементов с максимальной степенью окисления, могут быть только окислителями, так как эти атомы уже отдали все свои валентные электроны и способ­ны только принимать электроны.

Соединения, содержащие атомы элементов с минималь­ной степенью окисления, могут служить только восстановителями, поскольку эти атомы способны лишь отдавать электроны.

Соединения, содержащие атомы элементов в промежуточ­ной степени окисления, могут быть как окислителями, так и восстановителями, в зависимости от партнера, с которым они взаимодействуют, и от условий реакции.

Например, элемент сера S характеризуется в соединениях степенями окисления -2, 0, + 4 и +6.

Максимальную (высшую) степень окисления (+6) сера имеет в серной кислоте (Н₂SО₄). Так как сера в максимальной степени окисле­ния способна только принимать электроны, то поэтому концентриро­ванная H,SO₄ является сильным окислителем.

Минимальную (низшую) степень окисления (-2) сера имеет в се­роводороде (Н₂S). Так как в этой степени окисления сера способна только отдавать электроны, то поэтому H₂S является сильным вос­становителем.

В сернистой кислоте (H₂SO₃) сера имеет промежуточную сте­пень окисления (+ 4), т.е. может, как отдавать, так и присоеди­нять электроны, и поэтому H₂SO₃ в реакциях в зависимости от партнера проявляет либо окислительные, либо восстановительные свойства.

Дата добавления: 2014-01-07