Класифікація хімічних реакцій

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Хімічною реакцією можна вважати всяку зміну речовини, у процесі якої розриваються одні і виникають інші зв’язки між атомами – однаковими чи різними. Важливе місце серед хімічних процесів займають реакції, які називають реакціями невалентних перетворень. До них належать насамперед реакції подвійного обміну, заміщення (витіснення), сполучення, розкладу, полімеризації, поліконденсації, ізомеризації, наприклад:

SnCl₄ + 4SO₃ = Sn(SO₄)₃ + 2SO₂Cl₂,

Cu + H₂S = CuS¯ + 2H⁺

тощо.

Для реакцій невалентних перетворень характерним є те, що вони проходять без зміни ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагуючих речовин.

Другу величезну групу хімічних перетворень складають окисно-відновні реакції. До запровадження в хімію поняття ступеня окиснення елементів ці реакції визначали як процеси, що відбуваються із зміною валентності атомів взаємодіючих речовин. Однак це визначення не можна визнати задовільним, адже відомо чимало окисно-відновних реакцій, під час яких валентності елементів не змінюються, а перерозподіл електронних зв’язків і густини зумовлює зміну ступенів окиснення деяких елементів (відновників та окисників). Отже, окисно-відновні реакції можна визначити як такі, що відбуваються із зміною ступенів окиснення елементів.

Окисники та відновники

Найчастіше у ролі окисників і відновників виступають не прості речовини, а атоми у різних ступенях окиснення. Елементарні йони можуть мати такі ступені окиснення: -4, -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4. Але чотири- та тризарядні вільні аніони можуть існувати лише у кристалічних ґратках бінарних сполук типу силіцидів, карбідів, боридів, фосфідів, нітридів. Деякі з них можуть перебувати також у неводних розчинах – розплавах та деяких молекулярних рідинах, наприклад, у рідкому аміаку. У водних розчинах такі йони існувати не можуть, бо вода перетворює їх на леткі гідрани та гідрини. Інші елементарні йони типу S^2-, I^- K⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Th⁴⁺ та їм подібні можуть перебувати у вільному стані у твердих кристалах солей, а в розчинах – у сольватованому (найчастіше гідратованому) вигляді. Елементи у високих ступенях окиснення утворюють складні комплексні йони.

Окисниками можуть бути нейтральні атоми неметалів, катіони металів, складні йони і молекули, що містять атоми елементів з високими ступенями окиснення, та катіони водню у воді, розчинах кислот і лугів. Валентні оболонки атомів простих речовин-окисників мають відповідно 7 (s²p⁵), 6 (s²p⁴) електронів і навіть 4 (s²p²) електрони:

F⁰ +e = F^-, Se⁰ + 2e = Se^-2, N⁰ + 3e = N^-3, Si⁰ + 4e = Si^-4.

З них найсильнішими окисниками є атоми галогенів, Оксигену та Нітрогену.

Серед окисників-простих речовин найслабшими є прості речовини елементів головної підгрупи IV групи. Наприклад:

2Ве⁰ + С⁰ = Ве⁺²₂С^-4 .

Проте неметали у вигляді простих речовин (за винятком Флуору), реагуючи з енергійними окисниками, проявляють відновні властивості.

Е⁰ – nе = Е⁺ⁿ.

Через це їх називають ще окисниками-відновниками, хоч серед них проста речовина Флуору є лише окисником. У таких простих речовинах, як хлор, бром, йод, кисень, азот окисна функція виражена сильніше, ніж відновна, а у інших неметалів – навпаки.

Усі катіони металів, особливо високо зарядні, можуть проявляти окисні властивості, а такі з них, як Hg⁺², Tl³⁺, Sn⁴⁺, Pb⁴⁺ - лише окислювальні.

Катіони благородних металів навіть у низьких ступенях окиснення є сильними окисниками:

Pd⁺²Cl₂ + C⁺²O + H₂O = Pd⁰¯ + C⁺⁴O + 2HCl.

Чим активніший метал, як відновник, тим менш активний його йон як окисник. І навпаки, чим менш активний метал як відновник, тим його йон сильніший як окисник:

Na⁰ – сильний відновник,

Hg⁰ – дуже слабкий відновник,

Na⁺ – у хімічних реакціях окислювальних властивостей не проявляє,

Hg²⁺ – активний окисник.

Складні йони, молекули та кристали, що містять атоми металів у найвищих ступенях окиснення, є енергійними окисниками.

Енергійними окисниками є складні йони, молекули та кристали, що містять атоми неметалів у найвищих, високих, середніх і низьких ступенях окиснення. Найчастіше – це їх оксиди, оксигеновмісні кислоти та солі, а також сполуки інертних газів, галогенів, Оксигену, Нітрогену, Флуору, концентровані кислоти (сульфатна, нітратна тощо).

Окисні властивості проявляють також катіони гідрогену (точніше, гідроксонію (H₃O)⁺):

Mg⁰ + 2(H⁺₃O)⁺ = Mg²⁺ + H⁰₂↑+ 2H₂O.

Незважаючи на низьку концентрацію катіонів гідрогену в лугах, вони окислюють алюміній, кремній, цинк, олово, свинець та інші. Це супроводжується розчиненням металів та виділенням газоподібного водню:

Si⁰ + 2NaOH + 2H⁺₂O = Na₂H₂SiO₄ + H⁰₂↑.

Йонами гідрогену, що містяться у воді, окислюються тільки найактивніші метали:

2К⁰ + 2Н⁺ОН = 2К⁺ОН + H⁰₂↑.

Таким чином, елементи у найвищих ступенях окиснення мають лише окисні властивості. Елементи в проміжних ступенях окиснення залежно від умов реакції та реакційної здатності речовин можуть бути як окисниками, так і відновниками.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 380; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!