Окисно-відновні реакції

Лекція 4. Окисно- відновні реакції. Електролітична дисоціація, йонні рівняння реакцій.

План

1. Окисно-відновні реакції.

2. Теорія електролітичної дисоціації. Сильні і слабкі електроліти.

3. Дисоціація кислот, основ, солей. Йонні рівняння реакцій.

Реакції, що протікають зі зміною ступеня окиснення атомів, що входять до складу реагуючих речовин, називаються окисно-відновними. Якщо в ході хімічної реакції ступінь окиснення атома підвищується, то говорять, що він окиснюється. Якщо ж ступінь окиснення знижується, то говорять, що він відновлюється.

Окиснення — це процес віддавання електронів. Відновлення — це процес приєднання електронів. Наприклад, натрій активно взаємодіє із хлором (зовні це нагадує горіння з виділенням білого диму — дуже дрібних кристалів NaCl). У солі, що утворюється, Натрій заряджений позитивно, а Хлор негативно. Отже, натрій віддав електрони — окислився, а хлор прийняв електрони — відновився.

Окисниками називаються речовини, що приєднують електрони. Під час реакції вони відновлюються. Відновниками називаються речовини, що віддають електрони. Під час реакції вони окисляються.

Оскільки окисник приєднує електрони, ступінь окиснення його атомів може тільки зменшуватися. Навпаки, відновник втрачає електрони й ступінь окиснення його атомів повинен підвищуватися.

Окиснення завжди супроводжується відновленням і, навпаки, відновлення завжди пов'язане з окисненням.

Число електронів, що віддає відновник, дорівнює числу електронів, що приєднується окисником.

Якщо атом окисника може прийняти іншу кількість електронів, чим віддає атом відновника, то необхідно так підібрати кількість атомів того й іншого реагенту, щоб кількість відданих і прийнятих електронів була однаковою. Ця вимога покладена в основу методу електронного балансу, за допомогою якого зрівнюють рівняння окисно-відновних реакцій.

Напишемо рівняння реакції між алюмінієм і киснем:

Al + O₂ = Al₂O_3.

Спочатку розставимо ступені окиснення для кожного хімічного елемента в схемі реакції:

Al ^0

+

O2 ^0

=

Al2^+3O3^–2

Випишемо схеми процесів для кожного хімічного елемента, ступінь окиснення яких змінюється. Алюміній віддає електрони (здобуває позитивний ступінь окиснення), а Оксиген — приймає електрони (здобуває негативний ступінь окиснення). Щоб одержати ступінь окиснення +3, атом алюмінію має віддати 3 електрони. Молекула кисню, щоб перетворитися на атоми Оксигену зі ступенем окиснення –2, має прийняти 4 електрони:

Al ^0	-	3 е^-	→	Al^+3	НОК 12
O2 ^0	+	4 е^-	→	2O^–2

Щоб кількість відданих і прийнятих електронів зрівнялася, потрібно підібрати коефіцієнти. Спочатку знаходимо найменше спільне кратне для кількості відданих і прийнятих електронів (для чисел 3 і 4 це число 12). Ділимо найменше спільне кратне на кількість електронів і одержуємо множники для кожної строки балансу. Першу строку треба помножити на 4, а другу — на 3.

Якщо тепер у рівнянні перед відновником (Al) ми поставимо знайдений нами коефіцієнт 4, а перед окисником (O₂) ― знайдений нами коефіцієнт 3, то кількість відданих і прийнятих електронів стає рівною 12. Таким чином ми досягли електронного балансу. Видно, що перед продуктом реакції Al₂O₃ необхідно поставити коефіцієнт 2. Тепер рівняння окисно-відновної реакції зрівняне:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O_3.

Для перевірки правильності написання рівняння необхідно підрахувати число атомів кожного елемента в обох частинах рівняння. Звичайно перевірку проводять за числом атомів Оксигену.

Окисно-відновні реакції відіграють величезну роль у природі й техніці. Без цих реакцій неможливе життя. Дихання, обмін речовин, синтез рослинами клітковини з вуглекислого газу й води — все це окисно-відновні процеси.

У техніці за допомогою реакцій цього типу отримують такі важливі речовини, як амоніак (NH₃), сульфатну (H₂SO₄) і хлоридну (HCl) кислоти й багато інших продуктів. Вся металургія заснована на відновленні металів з їхніх природних сполук — руд. Всі реакції горіння є окисно-відновними.

Більшість хімічних реакцій, що відбуваються в природі — окисно-відновні.

Дата добавления: 2014-01-07