Степень окисления — условный заряд атома в соединении, если считать, что связь в нём ионная.

Окислительно-восстановительные реакции.

Окислительно-восстановительные реакции – это реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов элементов, входящих в состав молекул реагирующих веществ:

_{0 0 +2 -2}

2Mg + O₂ ® 2MgO,

_{+5 -2 -1 0}

2KClO₃ 2KCl + 3O₂.

Напомним, чтостепень окисления – это условный заряд атома в молекуле, возникающий исходя из предположения, что электроны не смещены, а полностью отданы атому более электроотрицательного элемента.

Наиболее электроотрицательные элементы в соединении имеют отрицательные степени окисления, а атомы элементов с меньшей электроотрицательностью – положительные.

Степень окисления – формальное понятие; в ряде случаев значение степени окисления элемента не совпадает с его валентностью.

Для нахождения степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ, следует иметь в виду следующие правила:

Степень окисления атомов элементов в молекулах простых веществ равна нулю.

Например:

Mg⁰, Cu⁰.

2. Степень окисления атомов водорода в соединениях обычно равна +1.

Например: _{+1 +1}

HCl, H₂S

Исключения: в гидридах (соединениях водорода с металлами) cтепень окисления атомов водорода равна –1.

Например:

NaH^–1.

Степень окисления атомов кислорода в соединениях обычно равна –2.

Например:

Н₂О^–2, СаО^–2.

Исключения:

· степень окисления кислорода во фториде кислорода (OF₂) равна +2.

· степень окисления кислорода в пероксидах (Н₂О₂, Na₂O₂), содержащих группу –O–O–, равна –1.

Степень окисления металлов в соединениях обычно положительная величина.

Например: ₊₂

СuSO₄.

Степень окисления неметаллов может быть и отрицательной, и положительной.

Например:_{–1 +1}

HCl, HClO.

Сумма cтепеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.

Окислительно-восстановительные реакции представляют собой два взаимосвязанных процесса – процесса окисления и процесса восстановления.

Процесс окисления – это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом; при этом степень окисления увеличивается, а вещество является восстановителем:

– 2ē ® 2H⁺ процесс окисления,

Fe⁺² – ē ® Fe⁺³ процесс окисления,

2J^– – 2ē ® процесс окисления.

Процесс восстановления – это процесс присоединения электронов, при этом степень окисления уменьшается, а вещество является окислителем:

+ 4ē ® 2O^–2 процесс восстановления,

Mn⁺⁷ + 5ē ® Mn⁺² процесс восстановления,

Cu⁺² +2ē ® Cu⁰ процесс восстановления.

Окислитель – вещество, которое принимает электроны и при этом восстанавливается (степень окисления элемента понижается).

Восстановитель – вещество, которое отдает электроны и при этом окисляется (степень окисления элемента понижается).

Сделать обоснованное заключение о характере поведения вещества в конкретных окислительно-восстановительных реакциях можно на основании значения окислительно-восстановительного потенциала, который рассчитывается по величине стандартного окислительно-восстановительного потенциала. Однако, в ряде случаев, можно, не прибегая к расчетам, а зная общие закономерности, определить, какое вещество будет являться окислителем, а какое - восстановителем, и сделать заключение о характере протекания окислительно - восстановительной реакции.

Типичными восстановителями являются:

· некоторые простые вещества:

металлы: например, Na, Mg, Zn, Al, Fe,

неметаллы: например, H₂, C, S;

· некоторые сложные вещества: например, сероводород (H₂S) и сульфиды (Na₂S), сульфиты (Na₂SO₃), оксид углерода (II) (CO), галогеноводороды (HJ, HBr, HCI) и соли галогеноводородных кислот (KI, NaBr), аммиак (NH₃);

· катионы металлов в низших степенях окисления: например, SnCl₂, FeCl₂, MnSO₄, Cr₂(SO₄)₃;

· катод при электролизе.

Типичными окислителями являются:

· некоторые простые вещества – неметаллы: например,галогены (F₂, CI₂, Br₂, I₂), халькогены (О₂, О₃, S);

· некоторые сложные вещества: например, азотная кислота (HNO₃),серная кислота (H₂SO₄ _конц.), прерманганат калия (K₂MnO₄), бихромат калия (K₂Cr₂O₇), хромат калия (K₂CrO₄), оксид марганца (IV) (MnO₂), оксид свинца (IV) (PbO₂), хлорат калия (KCIO₃), пероксид водорода (H₂O₂);

· анод при электролизе.

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций следует иметь в виду, что число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем.

Существуют два метода составления уравнений окислительно-восстановительных реакций – метод электронного баланса и электронно-ионный метод (метод полуреакций).

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса следует придерживаться определенного порядка действий. Рассмотрим порядок составления уравнений этим методом на примере реакции между перманганатом калия и сульфитом натрия в кислой среде.

1. Записываем схему реакции (указываем реагенты и продукты реакции):

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

2. Определяем степени окисления у атомов элементов, изменяющих ее величину:

_{+7 + 4 + 2 + 6}

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

3) Составляем схему электронного баланса. Для этого записываем химические знаки элементов, атомы которых изменяют степень окисления, и определяем, сколько электронов отдают или присоединяют соответствующие атомы или ионы.

Указываем процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель.

Уравниваем количество отданных и принятых электронов и, таким образом, определяем коэффициенты при восстановителе и окислителе (в данном случае они соответственно равны 5 и 2):

5 S⁺⁴ – 2 e- → S⁺⁶ процесс окисления, восстановитель

2 Mn⁺⁷ + 5 e- → Mn⁺² процесс восстановления, окислитель.

4) Далее остальные элементы уравниваем обычным путем и заменяем стрелку в схеме на знак равенства в уравнении реакции:

2KMnO₄ +5Na₂SO₃ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O.

5) Если водород и кислород не меняет своих степеней окисления, то их количество подсчитывают в последнюю очередь и добавляют нужное количество молекул воды в левую или правую часть уравнения.

1. Степени окисления элементов

Теория:

Степень окисления — условный заряд атома в соединении, если считать, что связь в нём ионная.

Степень окисления равна числу электронов, смещённых от атома или к атому.

Если электроны смещаются от атома, то его степень окисления положительная. Положительную степень окисления в соединениях имеет атом менее электроотрицательного элемента.

Если смещение электронов происходит к атому, то его степень окисления отрицательная.

Обрати внимание!

В простых веществах сдвига электронов нет, и степень окисления атомов равна 0.

Значение степени окисления указывают над знаком химического элемента:

Ca+2O−2, N02.

Обрати внимание!

В сложных веществах степень окисления атомов металла всегда положительная.

Максимальное значение степени окисления металла можно определить по номеру группы, в которой элемент находится в Периодической таблице. Оно равно числу валентных электронов в атоме.

Металлы главных подгрупп в соединениях, как правило, проявляют постоянную степень окисления. У металлов IA группы она равна +1:

Na+1Cl−1, Li+12O−2.

У металлов IIA группы степень окисления всегда равна +2:

Mg+2F−12, Ba+2O−2.

Степень окисления алюминия — +3:

Al+32S−23.

Металлы побочных подгрупп проявляют переменные степени окисления:

Fe+2O−2, Fe+32O−23.

Обрати внимание!

Атомы неметаллов имеют как положительные, так и отрицательные степени окисления.

У самого электроотрицательного из неметаллов фтора степень окисления постоянная и равна –1:

H+1F−1, K+1F−1.

Кислород почти всегда имеет степень окисления –2:

Na+12O−2, C+4O2−2.

Исключения — фторид кислорода и пероксиды:

O+2F−12, H+12O−12.

В большинстве соединений степень окисления водорода +1, но в соединениях с металлами она равна –1:

H+1Br−1, N−3H+13, Na+1H−1, Ca+2H2−1.

У атомов остальных неметаллов максимальное значение степени окисления тоже равно номеру группы:

C+4, N+5, S+6.

Минимальное значение степени окисления можно определить, если от номера группы отнять 8. Оно определяется числом электронов, которые необходимы атому до завершения внешнего электронного слоя:

C−4, N−3, S−2.

Определение степени окисления элемента по формуле вещества

Теория:

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в частице равна её заряду.

В нейтральной частице (например, в молекуле), сумма степеней окисления атомов равна 0.

Для определения степени окисления атома в химическом соединении необходимо:

1. Записать формулу вещества:

P2O5.

2. Записать значения степеней окисления кислорода, водорода или другого элемента, имеющего постоянное (или точно известное) её значение:

Px2O−25.

3. Найти сумму степеней окисления и вычислить значение x:

2⋅x+5⋅(−2)=02x−10=02x=10x=+5.

Степень окисления фосфора равна +5.

Подобным образом находят степени окисления атомов элементов в более сложных веществах.

Пример:

Na+1H+1SxO−231+1+x+3⋅(−2)=02+x−6=0x−4=0x=+4.

Степень окисления серы равна +4.

Номенклатура бинарных соединений

Названия бинарных соединений составляют по определённым правилам.

Сначала записывают корень латинского названия элемента с отрицательной степенью окисления, и к нему добавляется суффикс -ид. Затем называют положительный элемент в родительном падеже:

Mg3N2 — нитрид магния;

KF — фторид калия.

Если у положительного элемента могут быть разные степени окисления, то в скобках римской цифрой указывают значение его степени окисления в данном веществе:

Cu3P — фосфид меди(I);

Fe2S3 — сульфид железа(III).

1. Окисление, восстановление

Теория:

Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 38; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!